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研究生:廖旭文
研究生(外文):Hsu-Wen Liao
論文名稱:應用差分演化法建構最低位元置換矩陣之研究
論文名稱(外文):Study of constracting least-significant-bits substitution matrix using differential evolution
指導教授:杜淑芬杜淑芬引用關係
指導教授(外文):Shu-Fen Tu
口試委員:張重正許慶昇
口試委員(外文):Chang Chung C.Ching-Sheng Hsu
口試日期:2011/01/10
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:資訊管理學系
學門:電算機學門
學類:電算機一般學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:資訊隱藏差分演化法差分演化法置換矩陣人類視覺系統
外文關鍵詞:substitution matrixhuman visual systemleast significant bit substitutiondifferential evolutioninformation hiding
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最低位元置換法是偽裝學中一種簡單且容易實作的方法,此法存在著安全性與不可察覺性的問題,因此有學者提出最佳置換矩陣的概念,以提升最低位元置換法的安全性與不可察覺性。然而,過去學者在建構最佳置換矩陣時,皆未將人類視覺系統的特性納入考慮,因此本論文提出一套依人類視覺系統的特性建構最佳置換矩陣的方法,使得本論文所產生的偽裝影像,就人類視覺系統而言,更接近原始的掩蓋影像;另外,本論文亦設計了一種方式,使偽裝影像的的像素值盡可能地接近掩蓋影像。本論文的實驗結果顯示,偽裝影像的品質,不論是以人類視覺系統的指標衡量,或是以像素差異的指標衡量,皆優於其他學者的研究。
The Least significant bit(LSB) substitution for steganography is a simple and easy to implement method, but its major problems are security and imperceptibility. Some researchers proposed the concept of the optimal substitution matrix to improve the se-curity and imperceptibility of the LSB substitution. However, those researchers did not consider the properties of the human visual system when constructing the matrix. The aim of this researcher is to construct an optimal substitution matrix based on the human visual system, so that the stego-image looks like the cover-image in terms of the human visual system. In addition, the way of embedding the secret can make the difference between the stego-image and the cover-image be as closed as possible. Finally, we measure the stego-image quality according to two measurerrents SSIM and PSNR. The experiment results show that the image quality of our stego-image performs better than those of other researchers.
內容目錄
中文摘要 ..................... iii
英文摘要 ..................... iv
誌謝辭  ..................... v
內容目錄 ..................... vi
表目錄  ..................... vii
圖目錄  ..................... viii
第一章  緒論................... 1
  第一節  研究背景............... 1
  第二節  研究動機與目的............ 4
  第三節  研究限制............... 5
  第四節  研究架構............... 6
第二章  文獻探討................. 7
  第一節  最低位元置換技術........... 7
  第二節  最佳化最低位元置換法......... 9
  第三節  差分演化法.............. 14
  第四節  影像品質的衡量機制.......... 21
第三章  研究方法................. 29
  第一節  機密訊息的隱藏............ 29
  第二節  機密訊息的取出............ 34
第四章  實驗結果................. 36
第五章  結論與後續研究.............. 54
參考文獻 ..................... 58



表目錄
表 2- 1 灰階值與可隱藏資料的位元數對應表....... 25
表 2- 2 加密法的明文與密文轉換............. 26
表 4- 1 本研究所進行的實驗............... 37
表 4- 2 差分演化法參數設定(k = 2)........... 38
表 4- 3 實驗一與本研究方法比較............. 38
表 4- 4 實驗二與本研究方法比較............. 40
表 4- 5 實驗三與本研究方法比較............. 41
表 4- 6 實驗四與本研究方法比較............. 43
表 4- 7 差分演化法參數設定(k = 4)........... 46
表 4- 8 實驗五與本研究方法比較............. 47
表 4- 9 實驗六與本研究方法比較............. 48
表 4- 10 實驗七與本研究方法比較............. 50
表 4- 11 實驗八與本研究方法比較............. 51
表 5- 1 第四章實驗的分類表............... 56



圖目錄
圖 1- 1 研究架構圖.................. 6
圖 2- 1 使用最低位元置換法藏密的流程圖........ 8
圖 2- 2 使用最佳最低位元置換矩陣技術藏密的流程圖... 10
圖 2- 3 使用基因演算法搜尋最佳置換矩陣的流程圖.... 12
圖 2- 4 差分演化法的流程圖.............. 15
圖 2- 5 指數交配流程圖................ 16
圖 2- 6 二項式交配流程圖............... 17
圖 2- 7 加強離散差分演化法流程圖........... 19
圖 2- 8 空間域的人類視覺系統模型........... 24
圖 3- 1 本研究方法之藏密流程圖............ 30
圖 3- 2 ModeEmbedding演算法............. 31
圖 3- 3 本研究差分演化法求解的流程圖.......... 34
圖 4- 1 本研究所使用的機密影像與掩蓋影像(k=2)..... 37
圖 4- 2 實驗一與本研究方法的統計長條圖........ 39
圖 4- 3 實驗一的偽裝影像................ 39
圖 4- 4 實驗二與本研究方法的統計長條圖........ 40
圖 4- 5 實驗二的偽裝影像............... 41
圖 4- 6 實驗三與本研究方法的統計長條圖........ 42
圖 4- 7 實驗三的偽裝影像............... 42
圖 4- 8 實驗四與本研究方法的統計長條圖........ 43
圖 4- 9 實驗四的偽裝影像............... 44
圖 4-10 本研究產生的偽裝影像............. 44
圖 4-11 本研究所使用的機密影像與掩蓋影像(k=4) ... 45
圖 4-12 實驗五與本研究方法的統計長條圖........ 47
圖 4-13 實驗五的偽裝影像............... 48
圖 4-14 實驗六與本研究方法的統計長條圖........ 49
圖 4-15 實驗六的偽裝影像............... 49
圖 4-16 實驗七與本研究方法的統計長條圖........ 50
圖 4-17 實驗七的偽裝影像............... 51
圖 4-18 實驗八與本研究方法的統計長條圖........ 52
圖 4-19 實驗八的偽裝影像............... 52
圖 4-20 本研究產生的偽裝影像............. 53

參 考 文 獻
一、中文部分
呂慈純,陸哲明,張真誠 (2007),多媒體安全技術,台北:全華圖書。

祖善明,郭羽玲,林俊村 (2006),四分樹視覺感知浮水印機制, 2006電子商務與數位生活研討會,台北:國立台北大學 。

許慶昇,劉妍芝,王尹良 (2009),結合蟻群最佳化演算法與改良式替代矩陣之最低位元置換法,ICIM2009 第二十屆國際資訊管理學術研討會,世新大學。

張宜庭 (2006),基於人眼視覺和抵抗隱藏偵測之最佳化品質影像秘密資料嵌入技術,國立中正大學工學院電機工程研究所未出版之碩士論文。

黃若蘋 (2007),啟發式演算法於資料分群問題之比較,大同大學資訊經營研究所未出版之碩士論文。

蔡正發,陳政緯 (2007),一個基於最佳LSB替代和禁忌搜尋法的資訊隱藏技術(pp. 161-171),2007全國計算機會議。

二、英文部分
Aslantas, V. (2009). An optimal robust digital image watermarking based on SVD using differential evolution algorithm. Optics Communications, 282, 769-777.

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Wang, Z., Bovik, A. C., Sheikh, H. R., & Simoncelli, E. P. (2004). Image quality assessment: From error visibility to structural similarity. IEEE Transactions On Image Processing ,13(4).

Wang, Z. H., Chang, C. C., & Li, M. C. (2010),(in press). Optimizing Least-Significant-Bit Substitution Using Cat Swarm Optimization Strategy. Information Sciences, 181, July 23.

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