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系統識別號 U0002-1701201110091200
中文論文名稱 利用半色調技術的數位影像隱藏
英文論文名稱 Digital Image Hiding Using Halftone Image Technique
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 電機工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 99
學期 1
出版年 100
研究生中文姓名 陳博凱
研究生英文姓名 Bo-Kai Chen
電子信箱 a298030a@yahoo.com.tw
學號 795440287
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2011-01-11
論文頁數 63頁
口試委員 指導教授-賴友仁
委員-賴友仁
委員-謝景棠
委員-黃仁俊
委員-許志旭
委員-陳慶逸
中文關鍵字 半色調  逆半色調  影像隱藏 
英文關鍵字 Halftoning Image  Inverse Halftoning  Image Hiding 
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
中文摘要 影像隱藏是將重要影像隱藏於掩護影像中,進而產生內含重要資訊的偽裝影像技術。由於偽裝影像與掩護影像近乎相同,因此利用這門技術可以將內含重要影像的偽裝影像透過網際網路安全傳送到對方,而不會察覺到裡面含有重要影像。進而達到有效保護資訊的目的。在先前的影像隱藏文獻中,雖有不錯的影像品質(image quality),但能嵌入的灰階影像容量卻有一定的限制,而且大多嵌入之影像不能還原回原始影像。
近年來,許多學者提出新的不同可逆式影像隱藏方法,如直方圖修改法(histogram modification)和像素差值法(pixels difference),在可逆式資料隱藏中則要求在嵌入資料後,具有高資訊隱藏量及可逆性且無失真,不破壞原始影像的視覺效果等條件。
因此本文提出一套新的影像隱藏(image hiding)技術,將欲嵌入灰階秘密影像利用錯誤擴散法(error diffusion)轉成二位元之半色調影像(halftone image),再使用Kim等人提出的直方圖嵌入法嵌入於原始影像中。萃取方面,將半色調隱藏資訊從已嵌入之影像取出,利用逆半色調(LUT inverse halftone, LIH)演算法將半色調影像恢復成灰階影像,由於Kim等人提出的直方圖嵌入法具可逆性,因此可將已嵌入影像還原。實驗證明本文技術能嵌入高容量之灰階秘密影像,嵌入後影像仍保持非常好的影像品質。萃取時,除仍擁有高品質灰階秘密資訊外,也可讓嵌入之影像還原。
英文摘要 Data hiding technique is an important vector of network information communication and plays a role in security. This technique embeds secret information called a mark into host image to provide different purposes such as copyright protection, proof, and so on. Reversible data hiding technique provides not only secret data but also images being definitely in the decoding stage. This is highly desired in quality-sensitive imagery where even the minimal distortion introduced by embedding data is unacceptable since the reversibility helps to mark right decision during image analysis.
In recent years, researchers have developed some different reversible image hiding theories and methods based on image histogram modification and pixels difference. But high capacity of digital images is low and the loss of host information happens in traditional reversible image hiding method.
This study proposes a novel image hiding method based on histogram hiding and halftoning technique. This method uses reversible data hiding to embed error diffusion halftone image into original image for image secrecy. In image extract process, we use reversible data hiding to extract the halftone information, and hidden image is achieved from LUT inverse halftone. Experimental result shows that the performance of our method can hide high capacity of digital images, the stego-image is almost the same as the cover-image, and it can be reversible.
論文目次 目錄 I
圖目錄 III
表目錄 VI
第1章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機與目的 2
1.3論文架構 5
第2章 文獻探討 6
2.1Error Diffusion Algorithm for Halftoning 6
2.2 LUT Inverse Halftoning 8
2.3可逆式資料隱藏方法 10
2.4基於空間相關性與分割樣本的可逆式資料隱藏(Reversible data hiding exploiting spatial correlation between sub-sampled images on block) 17
第3章 系統流程 23
3.1影像嵌入 25
3.2影像萃取 33
第4章 實驗結果 42
4.1實驗環境 42
4.2評估標準 42
4.3 結果與討論 43
4.4額外資訊應用 54
第5章 結論與未來研究方向 60
参考文獻 61
圖目錄
圖 1. 1資訊隱藏技術分類圖 2
圖 2. 1 error diffusion流程 7
圖 2. 2 Floyd-Steinberg error filter 7
圖 2. 3 Javis error filter 7
圖 2. 4 Stucki error filter 8
圖 2. 5 “Rect” template 8
圖 2. 6 "19-pels" template 9
圖 2. 7 Lena的直方圖 13
圖 2. 8掩護影像 14
圖 2. 9掩護影像的直方圖 14
圖2. 10位移後的掩護影像 15
圖 2. 11位移後的直方圖 15
圖 2. 12 偽裝影像 16
圖 2. 13 偽裝影像直方圖 16
圖 2. 14 還原影像 16
圖 3. 1 嵌入流程圖 25
圖 3. 2 Sub-sampling 2x2 (∆u=∆v=2) 27
圖 3. 3 Resub-sample示意圖 30
圖 3. 4 原始差值直方圖 31
圖 3. 5 直方圖位移(EL=2) 32
圖 3. 6 嵌入半色調資訊(EL=2) 32
圖 3. 7 嵌入半色調資訊(EL=1) 32
圖 3. 8 嵌入半色調資訊(EL=0) 32
圖 3. 9 萃取與還原流程圖 33
圖 3. 10 Sub-sampling 2x2 (∆u=∆v=2) 35
圖 3. 11 Resub-sample示意圖 38
圖 3. 12 嵌入半色調資訊後差值直方圖 39
圖 3. 13 還原已嵌入影像(EL=0) 40
圖 3. 14 還原已嵌入影像(EL=1) 40
圖 3. 15 還原已嵌入影像(EL=2) 40
圖 3. 16 反位移差值直方圖 40
圖 3. 17 反位移後原始差值直方圖 41
圖 4. 1 原始灰階影像 44
圖 4. 2 偽裝影像 45
圖 4. 3 半色調之秘密影像(LENA) 46
圖 4. 4 逆半色調回復影像(LENA) 46
圖 4. 5 嵌入等級與嵌入容量關係圖 50
圖 4. 6 嵌入等級與PSNR關係圖 50
圖 4. 7 (a-l)六張掩護影像直方圖與最高點位置 53
圖 4. 8 原始灰階影像(人臉) 56
圖 4. 9 秘密影像(指紋) 56
圖 4. 10 原始灰階影像(指紋) 56
圖 4. 11 秘密影像(人臉) 56
圖 4. 12偽裝影像(人臉) 57
圖 4. 13逆半色調還原灰階影像(指紋) 57
圖 4. 14偽裝影像(指紋) 57
圖 4. 15逆半色調還原灰階影像(人臉) 57
圖 4. 16嵌入等級與嵌入容量關係圖 59
圖 4. 17嵌入等級與PSNR關係圖 59
表目錄
表 4. 1 在EL=0、1、2、3時,嵌入灰階秘密影像時PSNR狀況 47
表 4. 2 在EL=0、1、2、3時,嵌入容量與PSNR之變化 49
表 4. 3 在EL=0、1、2、3時,嵌入指紋秘密影像時PSNR狀況 58
表 4. 4 在EL=0、1、2、3時,嵌入人臉秘密影像時PSNR狀況 58
表 4. 5 在EL=0、1、2、3時,嵌入容量與PSNR之變化 58


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