基于SBDE的無(wú)損圖像信息隱藏方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提出了一種基于重要信息位差分?jǐn)U展（SBDE）的無(wú)損圖像信息隱藏方法。隱藏信息提取后，能無(wú)損地復(fù)原原始圖像。同時(shí)，對(duì)非惡意攻擊也具有一定抗擊能力。本發(fā)明專利技術(shù)首先將載體圖像分成高位和低位子圖像，然后計(jì)算高位圖像像素對(duì)差分，通過(guò)平移差分將待隱藏?cái)?shù)據(jù)嵌入在高位圖像中。差分的平移量和平移規(guī)則是固定的，隱藏的無(wú)損性得到了保障。由于圖像分成了高位和低位部分，即使出現(xiàn)了對(duì)低位圖像的非惡意攻擊，高位圖像也不受影響，這就實(shí)現(xiàn)了方法的健壯性。接收端將接收的圖像分解，從高位子圖像中提取秘密信息，再將低位子圖像疊加重構(gòu)載體圖像。本發(fā)明專利技術(shù)具有隱藏容量大、抗壓能力強(qiáng)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低的優(yōu)點(diǎn)，最大相對(duì)隱藏容量可達(dá)0.8bpp。

Lossless image information hiding method based on SBDE

The invention provides an important information difference based on extended (SBDE) lossless image information hiding method. After hiding information extraction, the original image can be recovered without damage. At the same time, non malicious attacks also have a certain ability to resist. The invention firstly divides the carrier image into high and low sub images, and then calculates the difference between the pixels of the high image, and embeds the data to be embedded in the high image by the translation difference. The differential translation and translation rules are fixed, and the hidden lossless is guaranteed. As the image is divided into high and low parts, even if there is a non malicious attack on the low-level image, the high image is not affected, so the robustness of the method is achieved. The receiver decomposes the received image, extracts the secret information from the high bit image, and then maps the low bit image to the carrier image. The invention has the advantages of large hiding capacity, strong compression resistance and low realization complexity, and the maximum relative hiding capacity is up to 0.8bpp.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
基于SBDE的無(wú)損圖像信息隱藏方法
本專利技術(shù)涉及一種圖像信息隱藏方法，特別涉及一種具有魯棒性的高容量的圖像信息隱藏的方法。屬于信息安全，保密通信與多媒體應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
隨著Internet的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，信息安全問(wèn)題日益突出，信息隱藏技術(shù)作為一種新興技術(shù)，已成為信息安全領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分。在信息安全領(lǐng)域，存在一種需求：將某種特殊信息隱藏在圖像中，該特殊信息用來(lái)作為所有權(quán)或認(rèn)證的標(biāo)志，或作為保密通信數(shù)據(jù)。采用現(xiàn)有的加密技術(shù)處理圖像產(chǎn)生的是不可讀的文件，而在信息安全、保密通信與多媒體應(yīng)用領(lǐng)域要求原圖像必須是可讀和可見的,因此現(xiàn)有的加密技術(shù)不適合以圖像為載體的信息隱藏。采用現(xiàn)有的方法，以圖像為載體的信息隱藏存在3個(gè)問(wèn)題：1、隱藏信息使圖像載體數(shù)據(jù)量發(fā)生變化，2、隱藏信息不具有抗干擾或攻擊能力。本專利技術(shù)涉及一種圖像信息隱藏方法，特別涉及一種具有魯棒性的高容量的圖像信息隱藏的方法。屬于信息安全，保密通信與多媒體應(yīng)用領(lǐng)域。如何既能夠提高容量，又能夠減小或者保持圖像的質(zhì)量，這也是信息隱藏設(shè)計(jì)者必須所面臨的問(wèn)題。針對(duì)高容量的信息隱藏,研究者提出一些算法，取得一定成果，但有待進(jìn)一步提高。最低有效位（LSB）隱藏方法是最簡(jiǎn)單的一種信息隱藏方法，它用待隱藏的信息比特直接替換載體圖像的最低有效位，隱藏容量可以達(dá)到1/8，但是沒(méi)有抗壓縮能力，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)壓縮后，隱藏的秘密信息無(wú)法正確恢復(fù)。最高有效位（MSB）方法是一種無(wú)法使用的信息隱藏方法，它用待隱藏的信息比特直接替換載體圖像的最高有效位，不考慮載體質(zhì)量則隱藏容量可以達(dá)到1/8，且具有一定的抗壓縮能力，但是該方法完全破壞了載體圖像，即使不經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)壓縮等處理，也無(wú)法恢復(fù)載體圖像。隨后學(xué)者提出的數(shù)字水印方法(LDT)，進(jìn)一步提高了容量，基于直方圖的可逆信息隱藏方法(HMPD)，通過(guò)修改直方圖來(lái)隱藏信息，利用直方圖和整數(shù)變化，提出的大容量可逆的水印方法(EGIT)，以及自適應(yīng)的信息隱藏方法(ARW)，雖然進(jìn)一步提高隱藏的容量，而獲得較低的圖像失真，但其容量和圖像質(zhì)量仍有待于提高。BBE方法將原始圖像的二進(jìn)制低位平面嵌入到高位平面，然后再將信息嵌入在低位平面中。提高了嵌入容量，但含密圖像只要經(jīng)受一點(diǎn)點(diǎn)的攻擊，無(wú)法正確提取隱藏信息，魯棒性較差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題：1、隱藏信息使圖像載體數(shù)據(jù)量發(fā)生變化，2、隱藏信息不具有抗干擾或攻擊能力。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)所采取的技術(shù)方案是提供一種基于重要信息位差分?jǐn)U展（SBDE）的無(wú)損圖像信息隱藏方法。該方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下：(1)將載體圖像分解為高位和低位2幅子圖像，子圖像與載體圖像大小相同，從中選擇高位載體子圖像用于隱藏秘密信息；(2)對(duì)高位圖像每行按照從左至右的順序掃描形成像素對(duì)，并計(jì)算像素對(duì)的差分；(3)對(duì)高位圖像第1列按照從上至下的順序掃描形成像素對(duì)，并計(jì)算像素對(duì)的差分；(4)將秘密信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼流并采用平移差分值的信息隱藏方法嵌入高位載體子圖像中，得到含密載體子圖像；(5)將所有含密高位載體子圖像和地位子圖像疊加重構(gòu)成一幅含密圖像進(jìn)行傳輸；(6)接收端將含密圖像按照同樣方法分解得到含密高位載體子圖像和低位子圖像，并從含密高位載體子圖像中提取隱藏的秘密信息；(7)將提取信息后復(fù)原的高位子圖像與低位子圖像進(jìn)行疊加重構(gòu)得到完整的載體圖像。所述步驟（1）中所述的將載體圖像分解為高位子圖像IHSB和低位子圖像ILSB的計(jì)算式為：QUOTE和QUOTE，其中n為像素二進(jìn)制位平面。然后選取相關(guān)性大的高位子圖像IHSB作為載體子圖像。所述步驟（2）中所述的掃描順序，像素對(duì)的差分計(jì)算式為：QUOTE，其中QUOTE，QUOTE，h與w分別為圖像的高和寬。所述步驟（3）中所述的掃描順序，像素對(duì)的差分計(jì)算式為：QUOTE，其中QUOTE，h為圖像的高。所述步驟（4）中所述的秘密信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼流的方法為：把秘密信息按位重復(fù)r次并進(jìn)行置亂處理轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼流，其中r為大于等于1的奇數(shù)。步驟所述（4）中所述的密碼信息嵌入計(jì)算式分別為：其中，QUOTE,QUOTE。其中，QUOTE。上兩式中a,b分別為差分d(i,j)中統(tǒng)計(jì)量最大的兩個(gè)數(shù)，且滿足a<b，QUOTE，t為嵌入信息位。所述步驟（5）中所述含密圖像的重構(gòu)的計(jì)算式為：QUOTE所述步驟（6）中所述含密圖像的分解同權(quán)利要求2相同。所述步驟（6）中所述從含密高位載體子圖像中提取隱藏的秘密信息的計(jì)算式分別為：其中，QUOTE其中，QUOTE，QUOTE。上兩式中S(K)為提取出的第k個(gè)密碼信息位。所述步驟（6）中所述從含密高位載體子圖像中回復(fù)的高位載體子圖像的計(jì)算式分別為：其中，QUOTE其中，QUOTE，QUOTE。所述步驟（7）中所述重構(gòu)載體圖像的計(jì)算式為：。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：(1)本專利技術(shù)突破了常規(guī)信息隱藏算法的局限性，采用國(guó)內(nèi)外公認(rèn)無(wú)法應(yīng)用于信息隱藏領(lǐng)域的最高位替換方法，在嵌入過(guò)程中首先將載體圖像分成兩個(gè)獨(dú)立在子圖像，利用高位載體子圖像的高相關(guān)性解決隱藏容量、魯棒性，大大改善了隱藏方法的性能；(2)本專利技術(shù)在嵌入好信息后，再將含密高位載體子圖像和低位子圖像疊加成完整的含密圖像，沒(méi)有隱藏信息的低位子圖像即使損傷，隱藏的秘密信息恢復(fù)并不受影響，具有高質(zhì)量和抗攻擊能力；(3)本專利技術(shù)技術(shù)方案獨(dú)特，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)空域、變換域信息隱藏方法，實(shí)用性大大提高；(4)本專利技術(shù)的隱藏方法可根據(jù)需要來(lái)設(shè)置隱藏容量，且可選擇范圍較大，具有容量可控、調(diào)節(jié)靈活、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。圖1基于SBDE的無(wú)損圖像信息隱藏方法為本專利技術(shù)流程圖。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于SBDE的無(wú)損圖像信息隱藏方法，其特征在于步驟如下：(1)將載體圖像分解為高位和低位2幅子圖像，子圖像與載體圖像大小相同，從中選擇高位載體子圖像用于隱藏秘密信息；(2)對(duì)高位圖像每行按照從左至右的順序掃描形成像素對(duì)，并計(jì)算像素對(duì)的差分；(3)對(duì)高位圖像第1列按照從上至下的順序掃描形成像素對(duì)，并計(jì)算像素對(duì)的差分；(4)?將秘密信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼流并采用平移差分值的信息隱藏方法嵌入高位載體子圖像中，得到含密載體子圖像；(5)將所有含密高位載體子圖像和地位子圖像疊加重構(gòu)成一幅含密圖像進(jìn)行傳輸；(6)接收端將含密圖像按照同樣方法分解得到含密高位載體子圖像和低位子圖像，并從含密高位載體子圖像中提取隱藏的秘密信息；(7)將提取信息后復(fù)原的高位子圖像與低位子圖像進(jìn)行疊加重構(gòu)得到完整的載體圖像。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于SBDE的無(wú)損圖像信息隱藏方法，其特征在于步驟如下：(1)將載體圖像分解為高位和低位2幅子圖像，子圖像與載體圖像大小相同，從中選擇高位載體子圖像用于隱藏秘密信息；(2)對(duì)高位圖像每行按照從左至右的順序掃描形成像素對(duì)，并計(jì)算像素對(duì)的差分；(3)對(duì)高位圖像第1列按照從上至下的順序掃描形成像素對(duì)，并計(jì)算像素對(duì)的差分；(4)將秘密信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼流并采用平移差分值的信息隱藏方法嵌入高位載體子圖像中，得到含密載體子圖像；(5)將所有含密高位載體子圖像和地位子圖像疊加重構(gòu)成一幅含密圖像進(jìn)行傳輸；(6)接收端將含密圖像按照同樣方法分解得到含密高位載體子圖像和低位子圖像，并從含密高位載體子圖像中提取隱藏的秘密信息；(7)將提取信息后復(fù)原的高位子圖像與低位子圖像進(jìn)行疊加重構(gòu)得到完整的載體圖像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SBDE的無(wú)損圖像信息隱藏方法，其特征在于：1)所述步驟(1)及所述步驟(6)中所述的將載體圖像分解為高位子圖像IHSB和低位子圖像ILS...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：汪維清，汪維富，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：重慶,50