专利名称：基于网络的多媒体信息优化传输方法
技术领域：
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于网络的多媒体信息优化传输方法。
背景技术：
目前，信息的来源很多，如广播、电视、新闻机构、出版商、政府和金融机构等，也可来自工商企业和个人，而且这些信息将越来越多地用图像、文字以及声音等多媒体数据的形式来表现。多媒体技术实现图文声一体化、视听一体化，并朝着人类接受和处理信息最自然的方式发展，通过将图像、声音等信息纳入一体，解决了人机界面的友好性，使信息技术发挥重大的效能，并能以人类习惯的方式向用户提供信息服务，改变了传统的信息类型单一和信息组织线性的特性，在网络中得到了广泛的应用。近年来，随着电子政务、电子商务和各种专业网站等需求不断地增长，使得全球范围内的数据业务量迅猛增长，互联网的用户数呈现指数增长的规律，对带宽的需求越来越高，尽管目前网络带宽呈现逐渐增加的趋势，然而网络的体系结构决定了现在的网络只能提供有限的传输服务，难以保证各种多媒体数据在网络中快速传输，常常导致拥塞，使得数据在传输过程中出现丢失，影响了数据传输的时间、可靠性和准确性。因此，在网络传输中寻求一种廉价、快速和简单便利的传输方法有着非常重要的意义。现有能够达到较高的传输速率的解决方法有利用先进技术增高信息传输速率和尽量减少辅助设备(比如减少中继站)，如应用光纤技术、电磁波传递等等，虽然这些通过物理的手段加大通讯线路的带宽可以提高信息传输的速率，但花费的成本较高。而且由于带宽的增加有限，减少网络拥塞也是有限的。如果能通过减小网络中数据的流量，对于提高通信速率，对减少拥塞是很有利的，因此研究应用软件方法减小网络中数据的流量，增加传输速率具有非常重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种不需要新增物理设备，成本低，且信息传输速率高的基于网络的多媒体信息优化传输方法。本发明所述的基于网络的多媒体信息优化传输方法，它是对网络中的多媒体信息进行统计分析，得出数据的分布情况，利用隐藏算法、背包算法以及运输算法将部分信息隐藏于图像或声音等对象中进行传输。该方法具体包括以下步骤 1)对网络中的多媒体信息进行统计分析，根据多媒体信息的类型，确定即将用于隐藏信息的载体对象，用隐藏算法算出各载体对象的信息隐藏量；2)选出信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象，这些选出的载体对象的信息隐藏量之和即为最大隐藏量，将最大隐藏量看成背包容量，通过背包算法计算出实际隐藏量，同时用动态规划算法求解背包问题，得到被隐藏的载体对象；3)用运输算法计算每个信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象要隐藏的内容，即计算得到运输表；
4)确定各载体对象多 媒体信息的隐藏顺序；5)根据步骤4)所得隐藏顺序和步骤3)中每个信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象隐藏的内容进行信息的隐藏，然后进行传输。上述方法中步骤1)中，用于隐藏信息的载体对象一般为图像或声音，文字符号内容只能作为被隐藏的信息。所述隐藏算法的确定需要根据载体对象的类型进行确定，如载体对象为图像，那么隐藏算法可选用0-1隐藏算法。在利用隐藏算法计算信息隐藏量时，如对于JPEG 格式的数字图像，计算图像的色度和色差信息DCT系数与亮度信息DCT系数，根据这些系数值分别嵌入不同数量的信息，得到载体的信息隐藏量。音频信号也类似。步骤2)中，选出的信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象通常有多个，此时称为信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象组；另外，得到被隐藏的载体对象通常也有多个，此时称为被隐藏的载体对象序列。步骤3)中，所述运输算法是以步骤2)得到的被隐藏的载体对象为产地，以被隐藏的载体对象的实际大小为产地的产量，以信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象为销地，以信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象的信息隐藏量为销地的产量进行计算以得到运输表。所述背包算法的确定需要根据载体对象的类型进行确定，如载体对象为图像，选用的背包算法为0-1背包算法。步骤4)中，确定各载体对象多媒体信息的隐藏顺序的步骤为根据运输算法得到的运输表中各个待隐藏关系建立它们的有向图，对有向图进行遍历查看是否有回路，如有， 选择回路中实际大小最小的载体对象断开从它出发的所有的弧，形成AOV网；如没有回路， 则直接形成AOV网；对所得AOV网进行拓扑排序后得到的拓扑有序序列即为隐藏顺序。上述提到的隐藏算法、背包算法、动态规划算法和运输算法等均已在现有技术中公开，具体可见胡运权，运筹学基础及应用[M].北京高等教育出版社，2004等。上述方法中各种算法的计算一般是在服务器上进行，在隐藏的信息传输到客户端后恢复隐藏信息时，只需根据上述方法中隐藏的相反顺序进行提取，由运输表确定隐藏量和分布情况，即可完整的恢复被隐藏的信息。与现有技术相比，本发明所述方法的特点在于1、利用各种算法将网络中的部分信息隐藏于声音或图像等可作为载体的对象中传输，从而减少网络中多媒体数据流量，实现在无需新增物理设备的条件下，有效提高数据传输速率；2、无需新增物理设备，因而成本低廉；3、隐藏传输后再恢复隐藏时不影响视觉效果。
图1为本发明所述方法的流程图；图2为实施方式中“瑞丽女性网”首页图像信息隐藏的有向图；图3为图2中断开回路后形成的AOV网；图4为按本发明方法对“瑞丽女性网”首页图像进行优化传输后再恢复隐藏时的 “瑞丽女性网”首页；其中图4-1为图4的上半部分，图4-2为图4的下半部分。
图5为“瑞丽女性网”首页原图，其中图5-1为图5的上半部分，图5-2为图5的下半部分。
具体实施例方式本 发明所述的基于网络的多媒体信息优化传输方法，它是对网络中的多媒体信息进行统计分析，得出数据的分布情况，利用隐藏算法、背包算法以及运输算法将部分信息隐藏于图像或声音等对象中进行传输。具体包括以下步骤(其流程图如图1所示)1)对网络中的多媒体信息进行统计分析，根据多媒体信息的类型，确定即将用于隐藏信息的载体对象，用隐藏算法算出各载体对象的信息隐藏量(101)；2)选出信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象，这些选出的载体对象的信息隐藏量之和即为最大隐藏量，将最大隐藏量看成背包容量，通过背包算法计算出实际隐藏量，同时用动态规划算法求解背包问题，得到被隐藏的载体对象(102)；3)用运输算法计算每个信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象要隐藏的内容，即计算得到运输表(103)；4)确定各载体对象多媒体信息的隐藏顺序(104)；5)根据步骤4)所得隐藏顺序和步骤3)中每个信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象隐藏的内容进行信息的隐藏，然后进行传输(105)。上述方法中步骤1)中，用于隐藏信息的载体对象一般为图像或声音，文字符号内容只能作为被隐藏的信息。所述隐藏算法的确定需要根据载体对象的类型进行确定，如载体对象为图像，那么隐藏算法可选用0-1隐藏算法。在利用隐藏算法计算信息隐藏量时，如对于JPEG 格式的数字图像，计算图像的色度和色差信息DCT系数与亮度信息DCT系数，根据这些系数值分别嵌入不同数量的信息，得到载体的信息隐藏量。音频信号也类似。步骤2)中，选出的信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象通常有多个，此时称为信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象组；另外，得到被隐藏的载体对象通常也有多个，此时称为被隐藏的载体对象序列。步骤3)中，所述运输算法是以步骤2)得到的被隐藏的载体对象为产地，以被隐藏的载体对象的实际大小为产地的产量，以信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象为销地，以信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象的信息隐藏量为销地的产量进行计算以得到运输表。所述背包算法的确定需要根据载体对象的类型进行确定，如载体对象为图像，选用的背包算法为0-1背包算法。步骤4)中，确定各载体对象多媒体信息的隐藏顺序的步骤为根据运输算法得到的运输表中各个待隐藏关系建立它们的有向图，对有向图进行遍历查看是否有回路，如有， 选择回路中实际大小最小的载体对象断开从它出发的所有的弧，形成AOV网；如没有回路， 则直接形成AOV网；对所得AOV网进行拓扑排序后得到的拓扑有序序列即为隐藏顺序。下面以“瑞丽女性网”首页作为实验网页，用本发明所述方法对该网页进行隐藏后传输的详细步骤如下1)对“瑞丽女性网”的首页进行统计分析，其中jpg图像共有75张，确定用于隐藏信息的载体对象为图像。每幅图像的名字为了试验方便用数字表示为{1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34， 35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，，47，48，49，50，51，52，53，54，55，56，57，58，59， 60，61，62，63，64，65，66，67，68，69，70，71，72，73，74，75}，上述 75 幅 jpg 图像的实际大小序列(图像转化为二进制流，以位为单位)为{38496，14352，26712，12352，13768，75392， 9904，13712,63816,237848,241216,39016,336152,156400,90496,109192,91720,195304， 31488，48184，56832，79344，56760，22320，78704，73312，67792，4 7592，227056，181184， 101904,229920,108632，136192，67712，46416，129720，153336，22264，269464，277696， 190272，281256，215848，26024，46280，65680，301432，314032，9816，203008，9960，10816， 57776,28600,123672，16888，14992，14616，131472，13592,6112,108832，3320，3384，3456， 3376，3464，3392，3360，3472，3424，4048，45728，79128}。通过0-1隐藏算法得到上述75幅jpg图像的信息隐藏量序列为{8931,2275， 5387，2805，2797，17067，2639，4007，13819，54853，57931，8753，79365，45627，18621， 24279，19445，45367，7187，10143，13689，19541，11949，4683，17169，15267,20225,14617， 54241，37877，24029，49685，23091，30327，16251，10609，28011，40625，4033，63451，62183， 38935，63307，50831,5239，9431，15707，80625，69731，1743，54477，1841，1771，13051， 6341，31017，3389，3091，2869，25273，2637，959，25809，143，145，157，147，159，157，149， 163，157,251,11061，17081}。2) “瑞丽女性网”首页中，最小图像为第64幅图像，其实际大小为3320位。选出的信息隐藏量大于该最小图像实际大小的载体对象组为{1,3,6,8,9,10，11，12，13，14， 15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39， 40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，51，54，55，56，57，60，63，74，75}，共 54 幅。因此应用于 0-1背包算法的图像总数量是54张，54张图像的总隐藏量是1503640位。所以转化为0_1 背包算法，背包容量为1503640，物品数量为75，物品的重量(即各幅图像的实际大小)等于物品价值，然后用动态规划算法求解背包问题，可以得到0 1503640范围内75张图像上放入容量为1503640的背包的图像组的最大价值为1503640 (即实际隐藏量，在这个实验中背包算法后总隐藏量完全被使用，所以总隐藏量等于实际隐藏量，但是在别的实验中往往实际隐藏量都是小于总隐藏量的)，通过回退可以得到被隐藏的图像序列为{60，38，42， 18,44,43,13}。3)用运输算法计算每个载体对象要隐藏的内容，对于“瑞丽女性网”首页其运输情况是将步骤2)得到的被隐藏的图像序列设为图像物品的7个产地{60，38，42，18，44， 43，13}，各产地的产量分别是131472，153336，190272，195304，215848，281256，336152 ； 以步骤2)中选出的信息隐藏量大于该最小图像实际大小的载体对象组中和各载体对象为销地，共有 54 个销地{1,3,6,8,9,10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，20，21，22，23，24，25， 26，27，28，29，30，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41，42，43，44，45，46，47，48，49，51， 54，55，56，57，60，63，74，75}，各销地的销量分别为8931，5387，17067,4007,13819,54853, 57931,8753,79365,45627,18621,24279,19445，45367，7187，10143，13689，19541，11949， 4683，17169，15267,20225,14617，54241，37877，24029，49685，23091，30327，16251，10609， 28011，40625，4033，63451，62183，38935，63307，50831，5239，9431，15707，80625，69731， 54477，13051,6341, 31017, 3389, 25273, 25809,11061，17081。从产地向销地运输单位物品的运价都是相等，其值设为1，得到“瑞丽女性网”首页的运输表如下表1所示表 1
权利要求
1.基于网络的多媒体信息优化传输方法，其特征在于它是对网络中的多媒体信息进行统计分析，得出数据的分布情况，利用隐藏算法、背包算法以及运输算法将部分信息隐藏于图像或声音等对象中进行传输。
2.根据权利要求1所述的基于网络的多媒体信息优化传输方法，其特征在于具体包括以下步骤1)对网络中的多媒体信息进行统计分析，根据多媒体信息的类型，确定即将用于隐藏信息的载体对象，用隐藏算法算出各载体对象的信息隐藏量；2)选出信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象，这些选出的载体对象的信息隐藏量之和即为最大隐藏量，将最大隐藏量看成背包容量，通过背包算法计算出实际隐藏量，同时用动态规划算法求解背包问题，得到被隐藏的载体对象；3)用运输算法计算每个信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象要隐藏的内容，即计算得到运输表；4)确定各载体对象多媒体信息的隐藏顺序；5)根据步骤4)所得隐藏顺序和步骤3)中每个信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象隐藏的内容进行信息的隐藏，然后进行传输。
3.根据权利要求2所述的基于网络的多媒体信息优化传输方法，其特征在于步骤3) 中，所述运输算法是以步骤2)得到的被隐藏的载体对象为产地，以被隐藏的载体对象的实际大小为产地的产量，以信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象为销地，以信息隐藏量大于最小载体对象实际大小的载体对象的信息隐藏量为销地的产量进行计算以得到运输表。
4.根据权利要求3所述的基于网络的多媒体信息优化传输方法，其特征在于步骤4) 中，确定各载体对象多媒体信息的隐藏顺序的步骤为根据运输算法得到的运输表中各个待隐藏关系建立它们的有向图，对有向图进行遍历查看是否有回路，如有，选择回路中实际大小最小的载体对象断开从它出发的所有的弧，形成AOV网；如没有回路，则直接形成AOV 网；对所得AOV网进行拓扑排序后得到的拓扑有序序列即为隐藏顺序。
5.根据权利要求2所述的基于网络的多媒体信息优化传输方法，其特征在于步骤1) 中，用于隐藏信息的载体对象为图像或声音。
6.根据权利要求2 5中任一项所述的基于网络的多媒体信息优化传输方法，其特征在于恢得隐藏信息时，根据隐藏的相反顺序和运输表确定隐藏量和分布情况进行提取，即可完整的恢复被隐藏的信息。
全文摘要
本发明公开了一种基于网络的多媒体信息优化传输方法，它是对网络中的多媒体信息进行统计分析，得出数据的分布情况，利用隐藏算法、背包算法以及运输算法将部分信息隐藏于图像或声音等对象中进行传输。与现有技术相比，本发明所述方法利用各种算法将网络中的部分信息隐藏于声音或图像等可作为隐藏信息的载体对象中传输，从而减少网络中多媒体数据流量，实现在无需新增物理设备的条件下，有效提高数据传输速率；无需新增物理设备，因而成本低廉；隐藏传输后再恢复隐藏时不影响视觉效果。
文档编号H04L29/06GK102347956SQ20111034728
公开日2012年2月8日 申请日期2011年11月5日 优先权日2011年11月5日
发明者唐振军, 孙荣海, 张显全, 秦芳远 申请人:广西师范大学