[發明專利]一種以JPEG2000壓縮圖像為載體的大容量信息隱藏方法

無效

• 申請號: 200810053590.9
• 申請日: 2008-06-20
• 公開（公告）號: CN101304522A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 張良
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24;G06T9/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

【技術領域】：

本發明涉及以數字圖像為載體進行隱蔽通信的信息安全和多媒體信息處理技術領域。

【背景技術】：

現代信息隱藏技術是數字化信息時代信息安全領域的重要方向，信息隱藏技術利用數字媒體本身所具有的冗余，以及人類感知器官的生理和心理特征，將隱藏信息隱藏于載體數據當中，載體信號可以是文本、靜止圖像、視頻、音頻等。信息隱藏與加密技術具有顯著的差別，通過加密可以隱藏信息的內容，而通過信息隱藏則可以隱藏信息的存在，將信息隱藏與加密技術相結合可以極大地提高信息安全水平。

利用信息隱藏技術實現隱蔽通信時，不可見性和隱藏容量是兩個重要指標，也就是說一方面必須能夠在載體對象中嵌入足夠多的隱藏信息比特，保證通信的有效性；另一方面，信息嵌入以后不能造成載體對象外觀發生可察覺的變化，保證通信的隱秘性。

目前被廣泛使用的在數字圖像中隱藏數據的方法是空間域的LSB方法，信息被嵌入到每個像素值的最低有效位，這種方法的優點是簡便易行，隱藏容量較大，不可見性好，但是可靠性較差，嵌入的信息經過有損壓縮后就會被抹去，因此空間域的LSB方法并不能應用于常見的壓縮格式的數字圖像。各種圖像壓縮編碼國際標準中都使用了變換編碼技術，在變換域中進行信息嵌入能夠比較好的解決這個問題。JPEG圖像壓縮編碼國際標準中使用的是離散余弦變換(DCT)，DCT系數量化以后再進行無損的熵編碼，得到最終的壓縮碼流，只要有選擇的修改量化后DCT系數的低位即可實現隱秘信息嵌入。JPEG2000是國際電聯(ITU)制定的新一代的靜止圖像壓縮編碼國際標準，與舊標準相比，JPEG2000在重構圖像質量、碼流的可伸縮性以及容錯能力等方面具有卓越的性能。JPEG2000標準基于離散小波變換(DWT)，上述DCT域的信息嵌入策略并不能直接移植到JPEG2000系統中，原因是在JPEG2000壓縮編碼過程中，量化以后的小波系數經過熵編碼產生初步的碼流之后，還要再經歷一個率失真優化截斷的步驟才能得到最終的碼流，這就意味著如果簡單地將隱秘信息嵌入到量化后小波系數的低位，那么經過碼流截斷處理后，嵌入的隱秘信息還是會遭到破壞，使接收端無法完整提取通信內容。

擴頻技術常被引入到信息隱藏方法之中來提高抗有損壓縮等常見信號處理手段的能力，首先對要嵌入的隱藏信息比特進行擴頻處理，然后再將其嵌入到載體媒質中，接收端利用相關檢測方法得出結果。這種方法比較適合應用在數字水印技術中，提供數字版權保護等功能，而一般并不適用于隱蔽通信，這是因為擴頻預處理極大地降低了信息隱藏容量，擴頻數字水印技術的檢測結果一般只有兩種：“有”或者“無”，也就是說它只提供了一個比特的信息隱藏容量。

本發明所實現的是一種能夠在JPEG2000壓縮圖像中嵌入大量信息的信息隱藏方法，此項研究屬天津市自然科學基金(No.06YFJMJC00700)資助研究內容。該方法能夠確保所嵌入的信息在有損壓縮過程中保持完好，從而保證接收端正確提取隱蔽通信的內容，另外該方法還充分利用了人眼的視覺特性，在滿足不可見性的前提下提供了較大的信息隱藏容量以滿足隱蔽通信的需要。

此部分內容可參考以下文獻資料：

1.R.J.Anderson，and?F.A.P.Petitcolas，On?the?limits?of?steganography，IEEE?Journal?of?Selected?Area?inCommunications，1998，16.474-481

2.ISO/IEC?FCD?15444-1，JPEG2000?Part?1?Final?Committee?Draft?Version?1.0，2000

3.ISO/IEC?FCD?15444-2，JPEG2000?Part?2?Final?Committee?Draft，2000

【發明內容】：

本發明的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種以JPEG2000壓縮圖像為載體的適用于隱蔽通信的大容量信息隱藏方法。

本發明提供的以JPEG2000壓縮圖像為載體的適用于隱蔽通信的大容量信息隱藏方法的操作步驟如下：

第一、按照JPEG2000標準中規定的方法，對原始圖像進行多層小波分解、小波系數量化、位平面編碼，以及率失真優化截斷。根據碼流截斷位置得出各個編碼塊中小波系數能夠嵌入信息的最低位平面；

第二、初步選取大于閾值16的小波系數作為嵌入點，根據冗余估算的結果對嵌入點和嵌入強度進行調整，去除不適于嵌入信息的嵌入點，并得出各個嵌入點上最多能夠嵌入的信息比特數；