圖像隱寫方法和圖像隱寫系統技術方案

本發明專利技術提出了一種圖像隱寫方法、圖像隱寫系統、計算機設備和計算機可讀存儲介質。圖像隱寫方法包括：獲取待處理圖像，根據待處理圖像獲取多元載體圖像；構建由K個相同的矩陣塊構成的校驗矩陣，每個矩陣塊由N個大小相同的子矩陣構成；基于預設網格求解規則，根據校驗矩陣和預設隱藏信息獲取修改后載體序列；將修改后載體序列置于多元載體圖像中，以將預設隱藏信息嵌入待處理圖像；其中，K和N均為大于等于2的整數。本發明專利技術在相同時間復雜度的情況下，提升了嵌入效率，對實現較大嵌入率的情況更容易進行參數調節；且適用于任意元數的嵌入，并非拆解為多個二元嵌入的方式，避免了隱藏信息嵌入失敗的情況。

【技術實現步驟摘要】
圖像隱寫方法和圖像隱寫系統
本專利技術涉及信息隱藏
，具體而言，涉及一種圖像隱寫方法、圖像隱寫系統、計算機設備、計算機可讀存儲介質。
技術介紹
信息隱藏(InformationHiding)是信息安全領域的一個新的研究熱點，圖像隱寫(Steganography)是信息隱藏技術的兩大分支之一，圖像隱寫技術的目的是為了將信息秘密地、安全地送達，該方法強調在傳輸過程中能夠盡量不被發現，因此要保證方法具有安全性。Filler等人在2010年提出了基于網格編碼的隱寫方法。在Filler等人的方法中，提出了一種校驗矩陣形式，該校驗矩陣由多個相同的大小為h×w的小矩陣沿對角線排列構成，相鄰兩個小矩陣相差一行。對應于該校驗矩陣形式，該方法的嵌入率為1/w，對應于該種校驗矩陣設計出了一種基于網格求解的方法。該方法存在以下問題：首先，由于該方法所采用的校驗矩陣形式，該方法只在嵌入效率較小的情況下方法效果相對較好。此外，對于多元嵌入的情況，該方法采用的是將多元嵌入轉化為多個二元嵌入的做法，由于在多層嵌入的前面層嵌入的過程中可能會出現濕點，導致在后面層中出現嵌入失敗需要重新嵌入，這樣對于嵌入時間效率產生較大影響。
技術實現思路
本專利技術旨在至少解決現有技術或相關技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術第一個方面在于提出一種圖像隱寫方法。本專利技術的第二個方面在于提出一種圖像隱寫系統。本專利技術的第三個方面在于提出一種計算機設備。本專利技術的第四個方面在于提出一種計算機可讀存儲介質。有鑒于此，根據本專利技術的一個方面，提出了一種圖像隱寫方法，包括：獲取待處理圖像，根據待處理圖像獲取多元載體圖像；構建由K個相同的矩陣塊構成的校驗矩陣，每個矩陣塊由N個大小相同的子矩陣構成；基于預設網格求解規則，根據校驗矩陣和預設隱藏信息獲取修改后載體序列；將修改后載體序列置于多元載體圖像中，以將預設隱藏信息嵌入待處理圖像；其中，K和N均為大于等于2的整數。本專利技術提供的圖像隱寫方法，獲取待處理圖像的多元載體圖像，然后構建校驗矩陣，首先由N個大小相同的子矩陣構成一個矩陣塊，再由K個相同矩陣塊構成校驗矩陣，使得校驗矩陣中每個矩陣塊不但整體相同，內部子矩陣也相同，其中，N的值以及子矩陣的大小可以根據需求進行調整，對實現較大嵌入率的情況更容易進行參數調節；再進而對應檢驗矩陣以及預設隱藏信息，進行網格求解獲得修改后載體序列，利用網格求解降低了求解修改后載體序列的復雜度，提升了大嵌入率下隱寫的嵌入效率，且適用任意元數嵌入，并非拆解為多個二元嵌入，避免了預設隱藏信息嵌入失敗的情況。根據本專利技術的上述圖像隱寫方法，還可以具有以下技術特征：在上述技術方案中，優選地，構建由K個相同的矩陣塊構成的校驗矩陣，每個矩陣塊由N個大小相同的子矩陣構成，具體包括：設置N個大小相同的子矩陣，并將子矩陣排成一列，以構成矩陣塊；將K個矩陣塊沿預設斜率排列構成校驗矩陣，其中，每個矩陣塊中順序相同的任一子矩陣的對角線的斜率與預設斜率相同。在該技術方案中，該校驗矩陣由N個相同的子矩陣排成一列構成矩陣塊，其中每個子矩陣的大小設置為a×b，相同的矩陣塊再沿對角線排列構成整個校驗矩陣。其中子矩陣的個數N和子矩陣的尺寸可通過需求進行修改。優選地，N等于2，如此綜合了嵌入效率和時間復雜度的關系。嵌入率為a/b，可通過設置a、b的數值適用不同嵌入率的情況，包括較大嵌入率。在實現較大嵌入率時，同時調整a、b比只調整一個參數更加方便、效果更好。在上述任一技術方案中，優選地，基于預設網格求解規則，根據校驗矩陣和預設隱藏信息獲取修改后載體序列，具體包括：將多元載體圖像劃分至少一個預設部分，至少一個預設部分的數量等于多元載體圖像的長度與校驗矩陣的長度的比值；針對至少一個預設部分的每個部分，構建預設網格，其中，以預設網格的一列表示將預設隱藏信息嵌入待處理圖像過程中的一步，以預設網格的一行表示當前校驗矩陣可到達的可行狀態，每一個可行狀態伸展出邊的數量等于修改后載體序列當前元素可行解的個數，每兩列之間可到達的可行狀態之間具有相連的邊；根據修改后載體序列的各個元素與多元載體圖像序列的漢明距離設置每條邊的權重；查找預設網格的起點到終點的所有路徑中權重最小的路徑，獲取權重最小的路徑上所有可行狀態及其對應的各個元素；將各個元素按照順序排列得到修改后載體序列的每個部分；將修改后載體序列的每個部分順次連接，獲取修改后載體序列。在該技術方案中，首先將多元載體圖像劃分一個或多個預設部分，劃分的數量由多元載體圖像長度和校驗矩陣的長度決定，具體為多元載體圖像的長度與校驗矩陣的長度的比值。然后，構建預設網格，在構建網格之后，修改后載體序列的每個元素的可行解被轉換為一條在網格中從起點到終點的路徑。根據修改后載體序列的各個元素與多元載體圖像序列的漢明距離之差設置為每條邊的權重，如此，具有最小權重的路徑即為修改后載體序列的最優解。接下來采用剪枝策略，記錄到達當前狀態的所有路徑的權重，只保留權重最小的路徑，并于當前節點記錄當前最優路徑的前一狀態，舍棄掉其他權重較大的路徑。如此，可以保留權重最小的路徑，并降低了方法的復雜度。采用維特比算法可以找出最優的路徑，并反向回溯找到對應的修改載體序列的每個部分，將修改后載體序列的每個部分順次連接，獲取修改后載體序列。實現了在相同時間復雜度的情況下，提升了圖像的嵌入效率。其中，優選地，每一個可行狀態伸展出邊的數量等于預設數量qr，即每一個可行狀態只伸展出與多元載體圖像序列的漢明距離之差最小的前qr條邊，如此，采用次優解策略，伸展出的邊小于修改后載體序列當前元素可行解的個數，近似最優的取法可以找到最優解，并且能夠節省大量的時間開銷，進一步降低了時間復雜度。在上述任一技術方案中，優選地，將修改后載體序列置于多元載體圖像中，以將預設隱藏信息嵌入待處理圖像，具體包括：將修改后載體序列的每個部分置于多元載體圖像對應的每個部分中，將多元載體圖像的每個部分順次連接，以將預設隱藏信息分次嵌入待處理圖像。在該技術方案中，在將多元載體圖像劃分為多個部分并求得針對每個部分的修改后載體序列相對應的各個部分之后，在進行將預設隱藏信息嵌入待處理圖像過程具體為：將修改后載體序列的每個部分置于多元載體圖像對應的每個部分中，并順次連接，完成將預設隱藏信息分次嵌入待處理圖像，實現隱藏信息的隱寫嵌入，實現了將信息隱秘、安全的傳遞。在上述任一技術方案中，優選地，獲取待處理圖像，根據待處理圖像獲取多元載體圖像，具體包括：獲取待處理圖像所有像素的像素值最低有效位；根據像素值最低有效位構成多元載體圖像。在該技術方案中，通過獲取待處理灰度圖像所有像素像素值的最低有效位，并根據圖像嵌入元數(二元或二元以上)，以此來構成多元載體圖像，為隱藏信息的嵌入提供前提條件。在上述任一技術方案中，優選地，還包括：獲取隱寫嵌入后的圖像，根據隱寫嵌入后的圖像獲取與其對應的多元載體圖像；將對應的多元載體圖像劃分預設部分，預設部分的數量等于對應的多元載體圖像的長度與校驗矩陣的長度的比值；針對每個部分，將校驗矩陣與修改后載體序列對應部分相乘，獲取隱寫嵌入后的圖像中預設隱藏信息的信息序列的每個部分；將信息序列的每個部分順次連接，獲得信息序列，以對隱寫嵌入后的圖像進行隱寫提取。在該技術方案中，在將隱本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種圖像隱寫方法，其特征在于，包括：獲取待處理圖像，根據所述待處理圖像獲取多元載體圖像；構建由K個相同的矩陣塊構成的校驗矩陣，每個所述矩陣塊由N個大小相同的子矩陣構成；基于預設網格求解規則，根據所述校驗矩陣和預設隱藏信息獲取修改后載體序列；將所述修改后載體序列置于所述多元載體圖像中，以將所述預設隱藏信息嵌入所述待處理圖像；其中，K和N均為大于等于2的整數。

【技術特征摘要】
1.一種圖像隱寫方法，其特征在于，包括：獲取待處理圖像，根據所述待處理圖像獲取多元載體圖像；構建由K個相同的矩陣塊構成的校驗矩陣，每個所述矩陣塊由N個大小相同的子矩陣構成；基于預設網格求解規則，根據所述校驗矩陣和預設隱藏信息獲取修改后載體序列；將所述修改后載體序列置于所述多元載體圖像中，以將所述預設隱藏信息嵌入所述待處理圖像；其中，K和N均為大于等于2的整數。2.根據權利要求1所述的圖像隱寫方法，其特征在于，所述構建由K個相同的矩陣塊構成的校驗矩陣，每個所述矩陣塊由N個大小相同的子矩陣構成，具體包括：設置N個所述大小相同的子矩陣，并將所述子矩陣排成一列，以構成所述矩陣塊；將K個所述矩陣塊沿預設斜率排列構成所述校驗矩陣，其中，每個所述矩陣塊中順序相同的任一所述子矩陣的對角線的斜率與所述預設斜率相同。3.根據權利要求1所述的圖像隱寫方法，其特征在于，所述基于預設網格求解規則，根據所述校驗矩陣和預設隱藏信息獲取修改后載體序列，具體包括：將所述多元載體圖像劃分至少一個預設部分，所述至少一個預設部分的數量等于所述多元載體圖像的長度與所述校驗矩陣的長度的比值；針對所述至少一個預設部分的每個部分，構建預設網格，其中，以所述預設網格的一列表示將所述預設隱藏信息嵌入所述待處理圖像過程中的一步，以所述預設網格的一行表示當前校驗矩陣可到達的可行狀態，每一個所述可行狀態伸展出邊的數量等于所述修改后載體序列當前元素可行解的個數，每兩列之間可到達的可行狀態之間具有相連的邊；根據所述修改后載體序列的各個元素與多元載體圖像序列的漢明距離設置每條邊的權重；查找所述預設網格的起點到終點的所有路徑中權重最小的路徑，獲取所述權重最小的路徑上所有可行狀態及其對應的各個元素；將所述各個元素按照順序排列得到所述修改后載體序列的每個部分；將所述修改后載體序列的每個部分順次連接，獲取所述修改后載體序列。4.根據權利要求1所述的圖像隱寫方法，其特征在于，所述將所述修改后載體序列置于所述多元載體圖像中，以將所述預設隱藏信息嵌入所述待處理圖像，具體包括：將所述修改后載體序列的每個部分置于所述多元載體圖像對應的每個部分中，將所述多元載體圖像的每個部分順次連接，以將所述預設隱藏信息分次嵌入所述待處理圖像。5.根據權利要求1所述的圖像隱寫方法，其特征在于，所述獲取待處理圖像，根據所述待處理圖像獲取多元載體圖像，具體包括：獲取所述待處理圖像所有像素的像素值最低有效位；根據所述像素值最低有效位構成所述多元載體圖像。6.根據權利要求1至5中任一項所述的圖像隱寫方法，其特征在于，還包括：獲取隱寫嵌入后的圖像，根據所述隱寫嵌入后的圖像獲取與其對應的多元載體圖像；將所述對應的多元載體圖像劃分預設部分，所述預設部分的數量等于所述對應的多元載體圖像的長度與所述校驗矩陣的長度的比值；針對每個部分，將所述校驗矩陣與所述修改后載體序列對應部分相乘，獲取所述隱寫嵌入后的圖像中預設隱藏信息的信息序列的每個部分；將所述信息序列的每個部分順次連接，獲得所述信息序列，以對所述隱寫嵌入后的圖像進行隱寫提取。7.一種圖像隱寫系統，其特征在于，包括：第一獲取單元，用于獲取待處理圖像，根據所述待處理圖像獲取多元載體圖像；矩陣單元，用于構建由K個相同的矩陣塊構成的校驗矩陣，每個所述矩陣塊由N個大小相同的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭宗明，楊廣遠，
申請(專利權)人：北京大學，北大方正集團有限公司，北京北大方正電子有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11