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基于一阶贝塞尔曲线的信息隐藏软件的设计
摘 要
随着信息技术的飞速发展，网络已经影响到社会的政治、经济、文化、军事等各个方面，已成为全球信息基础设施的主要组成部分。但是，网络作为一把双刃剑，在加速人类信息化社会的进程中，也给保障信息安全带来了极大的挑战。作为信息安全的一个重要分支，信息隐藏技术由于具有较好的隐蔽性和易操做性，而逐渐成为信息安全领域的研究热点之一。
本文首先对图像空域的应用进行了分析研究，重点探讨了基于一阶贝塞尔曲线的信息融合算法，并在理论上证明了该算法的可用性；其次对该算法的相应部分进行了改进，并编程实现了载体图像文件对信息的隐藏和恢复功能；最后通过测试与分析，说明本设计所开发的软件可以无损地对数据流信息进行隐藏和恢复；由于此算法合理的设计，最终达到一幅作为载体的位图文件可以隐藏大约占其3/8容量的明文信息，表明该软件具有一定的实用价值。http://www.16sheji8.cn
关键词：信息隐藏技术；图像空域；一阶贝塞尔曲线；隐藏比例；位图
Design of Information Hiding Software Based on One-step Bézier Curve
Abstract
Along with the rapid development of information technology, the network already affects society's politics, economical, cultural, military and social life and so on, and it has become the main constituent of the global information infrastructure. But the network takes as a “double-edged sword”, in humanity information society's advancement, has brought the enormous challenge for the safeguard information security. As an important branch of information security, information hiding technology has a better hiding and operating, gradually becomes the focus of information security domain.
At first, this paper analyzes and researches the application of the picture aerial region, discusses with emphasis based on one-step Bézier curve, and proves the usability of this algorithm; Next this algorithm is improved partly, the programming of the information hiding and restore-function are realized; Finally through the test and the analysis, the software can carry on the hide and information and restoration to the data stream information; As a result of this algorithm reasonable design, as an BMP file of carrier, it can hide approximately its 3/8 capacity of plain information, which shows this software has some practical values.http://www.16sheji8.cn
Key words: Information Hiding Technology; Aerial Region of Picture; One-step Bézier curve; Hiding Proportion; BMP
目 录
论文总页数：19页
1 引言 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本课题研究的意义 1
1.4 本课题的主要工作 2
2 理论基础 2
2.1 空域研究——数字图像加强 2
2.2 BMP图像文件的分析 3
2.3 贝塞尔曲线 4
2.4 基于彩色静止数字图像的信息隐藏算法 5
2.5 一阶贝塞尔曲线对图像的隐藏与恢复 6
2.6 算法的改进 6
2.7 算法可靠性分析及关键参数的选取 7
3 基于一阶贝塞尔曲线的信息隐藏软件的需求分析 8
3.1 任务概述 8http://www.16sheji8.cn
3.2 需求规定 8
3.3 需求描述 8
4 基于一阶贝塞尔曲线的信息隐藏软件的设计方案 9
4.1 对明文组帧 9
4.2 嵌入算法 9
4.3 恢复算法 11
5 基于一阶贝塞尔曲线的信息隐藏软件的实现 12
5.1 基本步骤 12
5.2 辅助程序段 13
5.3 错误判断 14
6 运行测试与分析 14
6.1 软件演示 14
6.2 测试与分析 16
结 论 16
参考文献 17
致 谢 18
声 明 19
1 引言
1.1 课题背景
随着Internet的日益普及，多媒体信息的交流已经达到了前所未有的深度和广度，其发布形式也愈加丰富。人们如今可以通过Internet发布自己的作品、进行远程交流和网上贸易等。但是随之而出现的问题也十分严重：如作品侵权更加容易，篡改也更加方便。因此如何既充分利用Internet的便利，又能有效地保护知识产权，已经受到人们的高度重视。因此一门新兴的学科——信息隐藏学诞生了，并成为隐蔽通信和知识产权等的重要手段。所谓信息隐藏就是将秘密信息隐藏到一般的非秘密的数字媒体文件（如图像、声音、文档文件）中，从而不让攻击者发觉信息的一种方法，从本质上对机密信息的存在性进行了改变。本毕业设计的主要目的是为了综合运用以前所学的知识（包括网络技术、编程技术、网络与信息安全等知识），开发一个功能较完善的信息隐藏软件。
1.2 国内外研究现状
在1994年的IEEE国际图像处理会议（ICIP'94），R.G.Schyndel等人第一次明确的提出了“数字水印”的概念，从此掀起了现代信息隐藏技术研究的高潮。仅仅过了两年，在ICIP'96上，已经出现了以信息隐藏领域中的水印技术、版权保护（Copyright Protection）和多媒体服务的存取控制（Access Control Multimedia Services）为主要内容的研讨专题。同年在英国剑桥召开了第一届信息隐藏国际研讨会（First International Workshop Information Hiding），内容涉及数据隐藏、保密通信、密码学等相关学科领域。在美国，许多著名大学和大公司的研究机构，如麻省理工学院的媒体实验室，明尼苏达大学，普林斯顿大学，南加州大学等，以及NEC公司，IBM公司等，都一直在致力于信息隐藏技术方面的研究，并已取得了大量的研究成果。与此同时，大量的数字水印应用软件也应运而生，如HIGHWATER FBI、Digimarc Corporation、Fraunhofer's SYSCOP等。目前，应用于数字图像的水印技术已被考虑写于JPEG 2000标准，这必将进一步推动信息隐藏技术的发展[1]。http://www.16sheji8.cn
1.3 本课题研究的意义
人们在日常生活中，通过感觉器官收集到的各种信息里，最主要的是视觉信息。在数字化生活中，数字图像就成为了人们所感知的最主要的信息形式。
数字图像可分为静止图像和动态图像两种，后者一般称为视频图像。视频图像的每一帧均可看作是一幅静止图像，但是这些静止图像之间并不是相互孤立的，而是存在时间轴上的相关性。而静止图像是像素的集合，相邻像素点所对应的实际距离称为图像的空间分辨率。根据像素颜色信息的不同，数字图像可分为二值图像、灰度图像以及彩色图像。数字图像的最终感受者是人的眼睛，人眼感受到的两幅质量非常相同的数字图像的像素值可能存在着很大的差别。这样，依赖于人的视觉系统的不完善性，就为数字图像的失真压缩和信息隐藏提供了非常巨大的施展空间。
信息隐藏与信息加密是不尽相同的，信息加密是隐藏信息的内容，而信息隐藏是隐藏信息的存在性，信息隐藏比信息加密更为安全，因为它不容易引起攻击者的注意。
1.4 本课题的主要工作
本课题主要研究一阶贝塞尔曲线算法的实现，并对算法的两大模块进行改进，而后运用于信息的隐藏与恢复功能。在此之前，首先了解一阶贝塞尔曲线概念，和它相对应算法的基础理论，以及24位BMP彩色位图文件格式的相关信息，尤其是对图像文件标头的理解，它对于隐藏文件的组帧及后期恢复，起到了至关重要的作用。而对图像空域性质的研究，可以更深入的理解图像空域变换对图像清晰程度的影响。信息隐藏及恢复有重要影响的参数需要作为重点分析和学习，明确导致隐藏和恢复过程是否成功所取决的重要因素，同时将对相关参数进行筛选和确定，这便是为程序实现算法做好了铺垫。http://www.16sheji8.cn
本论文的主要章节安排是以课题所需知识的逐步深入为顺序，更清晰的将软件从内到外展示出来。因此首先介绍了相关基础理论知识，并分析了BMP文件格式，然后对基于彩色图像的嵌入/恢复基本原理进行了了解，进而对基于一阶贝塞尔曲线的隐藏算法内部做了相应的改进，随后确定了该算法的重要参数；此外还对此算法编程实现的实例软件进行了需求分析，同时给出了本软件的实现步骤；最后使用VC++编程实现了该算法，经过测试说明本设计已达到了预期目标。
