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。
 
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.
 
Key words: Information Hiding Technology; Aerial Region of Picture; One-step Bézier curve; Hiding Proportion; BMP

贝塞尔曲线也称贝兹曲线，一般的矢量图形软件通过它来精确画出曲线，贝兹曲线由线段与节点组成，节点是可拖动的支点，线段就像可伸缩的皮筋，在绘图工具上看到的钢笔工具就是来做这种矢量曲线的。当然在一些比较成熟的位图软件中也有贝塞尔曲线工具，如PhotoShop等。在Flash4中还没有完整的曲线工具，而在Flash5里面已经提供出贝塞尔曲线工具。
贝塞尔函数（Bessel functions）是利用柱坐标，求解涉及在圆、球与圆柱内势场的物理问题时出现的一类特殊函数，又称标函数。用柱坐标解拉普拉斯方程时，用到贝塞尔函数，它们和其他函数组合成柱调和函数。除初等函数外，在物理和工程中贝塞尔函数是最常用的函数，它们以19世纪德国天文学家F.W.贝塞尔的姓氏命名，他在1824年第一次描述过它们。贝塞尔函数最早出现在涉及如悬链振荡，长圆柱体冷却以及紧张膜振动的问题中。贝塞尔函数的第一族，也称第一类贝塞尔函数，记作Jn（x），用x的偶次幂的无穷和来定义，数 n称为贝塞尔函数的阶，它依赖于函数所要解决的问题。J0 （x） 的图形类似衰减的余弦曲线，J1（x）像衰减的正弦曲线。第二类贝塞尔函数( 又称诺伊曼函数 )，记作Yn（x），它由第一类贝塞尔函数的简单组合来定义。第三类贝塞尔函数（亦称汉克尔函数）定义为Hn＝Jn±iYn，其中i为虚数，用n阶( 正或负 )贝塞尔函数可解称为贝塞尔方程的微分方程。而适用于本算法的贝塞尔函数为第一类，且n=1。

软件需求大体描述为如下：主体模块包括信息嵌入模块和信息恢复模块；功能模块包括宿主文件的正确选取，待隐藏文件的正确选取，融合过程的成功进行，融合后文件的正确选取，恢复过程的成功进行五大部分。对于用户来说，仅可以选择非空BMP位图文件作为宿主文件，因为大小为0kb的文件不能作为宿主文件使用，软件会提示宿主文件选取错误；选取待隐藏文件时，各种文件类型均可选取。若选取的文件过大，超过宿主文件大小的3/8，软件会提示待隐藏文件大小过大。因此本软件更适合隐藏容量较小的图像文件和文本文件；融合过程的成功进行取决于文件标头长度和融合系数的选择，一般情况下，文件标头对于融合过程的影响不大，而融合系数在软件原有程序中已确定；恢复文件时，需正确选取融合后的文件，否则软件会提示选取文件有误。