37、信息隐藏中嵌入失真的下界研究

信息隐藏中嵌入失真的下界研究

1. 引言

在当今社会，监控视频数据常作为交通事故或犯罪的证据。传统的闭路电视（CCTV）系统使用模拟胶片记录场景，但胶片维护成本高，因此安全行业正寻求用数字系统替代，将数据存储在文件中。然而，使用数字存储的视频作为证据存在一个问题，即认证。由于数字视频容易被不可察觉地篡改，确保视频在存档后未被篡改至关重要。

对于数字图像作为证据的认证，有两个技术途径：
- 加密认证 ：创建原始图像的数字摘要，并用签名者的密钥加密，生成数字签名。只有对应签名者密钥的密钥才能解密该数字签名，用于证明数据完整性。
- 信息隐藏认证 ：将认证数据以不易察觉的方式插入原始图像中。这种方法虽然能将认证数据与待认证数据结合，但修改原始图像会导致失真，可能影响图像增强处理或模式匹配系统的可靠性。

为解决信息隐藏认证方法中失真的问题，本文提出一种嵌入方案，旨在最小化嵌入导致的失真，同时保持图像的高质量，使信息隐藏认证方法更具吸引力。

失真取决于嵌入图像的信息量（即有效负载），高有效负载通常会增加失真水平。然而，关于如何在失真和有效负载之间进行最佳权衡以嵌入信息的研究较少。本文将分析不同有效负载下的嵌入失真，帮助用户在可容忍的失真范围内实现最大有效负载。

大多数信息隐藏方法分两步进行：
1. 分析覆盖对象，识别感知上不重要的位。
2. 用消息位修改这些识别出的位，创建隐写对象。

本文中，覆盖对象是压缩的JPEG格式图像，感知上不重要的位对应JPEG系数的最低有效位（LSBs）。为最小化隐写图像相对于覆盖图像的失