[發(fā)明專利]一種大容量抗壓縮的圖像信息隱藏方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310317600.6
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN103414892A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周詮;劉娟妮;朱厲洪;魏佳圓
• 申請（專利權(quán)）人: 西安空間無線電技術(shù)研究所
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50;H04N1/32
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種圖像通信的方法，特別涉及一種在圖像中隱藏大量數(shù)據(jù)并能對抗典型圖像數(shù)據(jù)壓縮的信息隱藏方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，人們對高分辨率圖像的需求越來越大，提高圖像數(shù)據(jù)傳輸效率以及傳輸?shù)陌踩宰兊迷絹碓街匾Ｍㄟ^信息隱藏（也稱數(shù)據(jù)隱藏）技術(shù)可以做到在不改變圖像大小的情況下，在圖像中嵌入秘密信息進(jìn)行傳輸，而接收端能恢復(fù)出秘密信息和圖像。

對信息隱藏來說，如果隱藏容量小，且隱藏秘密信息的含密圖像在傳輸過程中沒有發(fā)生變化或發(fā)生的變化不大時，接收端能正確的提取秘密信息，同時恢復(fù)載體圖像，但隨著圖像分辨率的提高，圖像傳輸前往往要采用數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)（最有代表性的是JPEG2000圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)）對圖像進(jìn)行有損壓縮，從而造成圖像特性的改變。

目前圖像質(zhì)量有許多評價指標(biāo)，其中，以峰值信噪比PSNR為主流評價指標(biāo)，一般PSNR至少要達(dá)到30dB以上，理想值為40dB左右。信息隱藏容量可以用相對容量（隱藏的數(shù)據(jù)量占載體圖像總數(shù)據(jù)量的比例），也可以用絕對容量（隱藏的數(shù)據(jù)量，比特值）來衡量。

那么采用信息隱藏技術(shù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮處理后，秘密信息能否正確恢復(fù)？載體圖像能否正確恢復(fù)？回答是：若隱藏方法具有大容量、抗壓縮能力，則隱藏的信息以及載體圖像都可以正確恢復(fù)；但現(xiàn)有的隱藏方法的隱藏容量、恢復(fù)載體的質(zhì)量等無法兼顧，難于滿足實際的使用要求。現(xiàn)有的信息隱藏技術(shù)主要包括空域和變換域的隱藏方法，其中空域的典型算法有LSB、MSB等方法，變換域的典型算法有DCT域、小波域的方法等。

最低有效位（LSB）隱藏方法是最簡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，但是沒有抗壓縮能力；就算把隱藏容量降低到1/16,1/32等，也難于對抗數(shù)據(jù)壓縮，也就是說經(jīng)過數(shù)據(jù)壓縮后，隱藏的秘密信息無法正確恢復(fù)。

最高有效位（MSB）方法是一種無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)過數(shù)據(jù)壓縮等處理，也無法恢復(fù)載體圖像，隱藏的信息破壞了原始圖像，可以說“得不償失”、“喧賓奪主”，違背了信息隱藏方法必須保證載體圖像質(zhì)量的基本原則。

就信息隱藏方面而言，當(dāng)前國際上圖像數(shù)據(jù)隱藏方法不太適合進(jìn)行高效數(shù)據(jù)傳輸，其主要不足如下：

1）能抗壓縮的典型隱藏方法隱藏容量小，實現(xiàn)復(fù)雜度高。

一般隱藏容量低于1/128；恢復(fù)的載體圖像質(zhì)量不高:PSNR為30dB左右。變換域（如DCT域）信息隱藏方法即使具有抗壓縮能力，也存在實現(xiàn)復(fù)雜度高，隱藏容量小的問題。

2）隱藏容量大（1/8）的方法沒有抗壓縮能力，如空域LSB方法。

3）最高有效位（MSB）隱藏方法具有一定抗壓縮能力，但完全破壞了載體圖像，因而不具有實用性。

4）現(xiàn)有信息隱藏方法，完成信息隱藏后載體圖像質(zhì)量就固定了。

信息隱藏完成后載體圖像就是含密圖像，或者與含密圖像質(zhì)量相當(dāng)。也就是說一旦信息隱藏完成，載體圖像質(zhì)量就無法提高了，無法根據(jù)其他圖像進(jìn)行恢復(fù)。

5）現(xiàn)有信息隱藏方法信息隱藏與載體恢復(fù)兩個過程無法分開。

也就是說，信息隱藏時總是害怕對載體圖像變化大了造成載體無法恢復(fù)，隱藏容量難以提高。

因此，現(xiàn)在需要一種在圖像中隱藏大量數(shù)據(jù)并能對抗典型圖像數(shù)據(jù)壓縮的信息隱藏方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種大容量、抗壓縮的圖像隱藏方法，解決了現(xiàn)有抗壓縮的信息隱藏算法隱藏容量小、大容量數(shù)據(jù)隱藏方法恢復(fù)的載體圖像質(zhì)量差的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種大容量抗壓縮的圖像信息隱藏方法，其步驟如下：

（1）將載體圖像分解為多幅相同大小的子圖像，從中選擇載體子圖像用于隱藏秘密信息。

(2)將秘密信息轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制碼流并采用基礎(chǔ)信息隱藏方法嵌入所述載體子圖像中，得到含密載體子圖像，剩余的多幅相同大小的子圖像為不含密子圖像；

（3）將所有含密載體子圖像和不含密子圖像重構(gòu)成一幅含密圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮傳輸；

（4）接收端經(jīng)過解壓譯碼后通過圖像分解得到含密載體子圖像和不含密子圖像，并從含密載體子圖像中提取隱藏的秘密信息；

（5）根據(jù)不含密子圖像通過插值預(yù)測來對含密子圖像進(jìn)行載體子圖像的恢復(fù)，然后通過重構(gòu)得到完整的載體圖像。