[發明專利]一種基于直方圖的魯棒信息隱藏傳輸方法

有效

• 申請號: 201410022840.8
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103795889A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 周詮;方海;張怡;呼延烺;李靜玲;崔濤
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04N19/467
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種圖像通信的方法，特別涉及一種信息隱藏傳輸的方法，屬于通信（如數據通信技術等）領域。

背景技術

隨著科技的發展，圖像數據傳輸效率以及傳輸的安全性變得越來越重要。通過信息隱藏（也稱數據隱藏）技術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行傳輸，從而實現秘密信息和圖像的傳輸。

對于遙感圖像、醫學圖像和法律圖像等要求在提取秘密信息后載體圖像能夠盡可能的恢復。在此需求下產生了可逆信息隱藏算法，也稱無損信息隱藏算法。無損信息隱藏算法不僅可以正確提取秘密信息，還能無損的恢復載體圖像。

目前典型的無損信息隱藏算法是基于直方圖移位的方法。但基于直方圖移位的方法要求隱藏秘密信息的含密圖像在傳輸過程中不能發生變化，即使發生很小的變化，接收端也不能正確的提取秘密信息。然而隨著圖像分辨率的提高，圖像傳輸前往往要采用數據壓縮技術（最有代表性的是JPEG2000圖像壓縮標準）對圖像進行有損壓縮，從而造成圖像特性的改變，使直方圖移位的方法不能正確的提取信息。也就是說，目前基于直方圖移位的信息隱藏方法會因為圖像傳輸時的改變造成秘密信息無法提取，完全不具備魯棒性。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種基于直方圖的魯棒信息隱藏傳輸方法，解決了常規直方圖移位信息隱藏算法不具備魯棒性的問題。

本發明的技術方案是：一種基于直方圖的魯棒信息隱藏傳輸方法，步驟如下：

1）獲得待處理的輸入圖像的像素統計直方圖，令x代表輸入圖像的灰度值，x∈[0,255]，令h(x)代表輸入圖像的統計直方圖中取值為x的樣本個數；設直方圖的峰值為h(p)，峰值點灰度值為p；

2）設置d為魯棒區間的門限值，d≥1；設置直方圖值的門限T，T初始值為0，尋找魯棒區間A和B；

21）在[0,255]區間內搜索直方圖h(x)，把其中h(x)≤T對應的x放入集合S1中；將集合S1中元素從小到大排列得到集合S，集合S中的元素個數為k；

22）尋找集合S中的最大的兩個連續區間A和B，其中區間A和區間B內的元素按自然數規律遞增，區間A和區間B的長度分別為d1和d2，其中d1≥d2；若集合S中只存在一個連續區間則將該區間分成A和B兩個區間：當k為偶數時，d1=d2=k/2；當k為奇數時，d1=(k+1)/2，d2=(k-1)/2；若d2<d，則T=T+1，返回步驟21），重新尋找區間A和區間B；若d2≥d，則將此時的區間A和區間B作為尋找出的魯棒區間A和魯棒區間B；

3）將魯棒區間A、B內的直方圖不為0的灰度值分別改為y1、y2，所述的y1、y2分別為距離區間A、B最近的灰度值；設區間A內1/2位置對應的灰度值為s1，區間B內1/2位置對應的灰度值為s2；

4）將經過步驟3）變更后的新的輸入圖像內的像素進行掃描，搜索灰度值為p的點并且將灰度值為p的點定義為信息嵌入點；若待嵌入信息為1，則將該信息嵌入點的值置為s1，若待嵌入信息為0，則將該信息嵌入點的值為s2；直至所有信息嵌入點都嵌入信息；

5）信息接收端接收含有嵌入信息的輸入圖像，并生成統計直方圖；

6）設含有嵌入信息的輸入圖像中嵌入信息為1的數量為N1，R=0，N1、R為均正整數；計算獲得灰度值區間[s1-R,s1+R]之間像素的個數m，若m<N1,則R=R+1，重復計算灰度值區間[s1-R,s1+R]之間像素的個數，直到m≥N1；此時的灰度值區間[s1-R,s1+R]為嵌入信息為1的直方圖區間；設含有嵌入信息的輸入圖像中嵌入信息為0的數量為N0，L=0，N0、L均為正整數；計算獲得灰度值區間[s0-L,s0+L]之間像素的個數n，若n<N0，則L=L+1，重復計算灰度值區間[s0-L,s0+L]之間像素的個數n，直到n≥N0，此時的灰度值區間[s0-L,s0+L]為嵌入信息為0的直方圖區間；

7）掃描含有嵌入信息的輸入圖像像素，若當前灰度值x∈[s1-R,s1+R]，則提取嵌入信息1，并恢復原像素x=p；若當前灰度值x∈[s0-L,s0+L],則提取嵌入信息0，并恢復原像素x=p；其他情況x保持不變；最終恢復原輸入圖像并提取嵌入信息。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

（1）目前方法需要將位于直方圖峰值點和零值點的像素都移位，本發明采用的隱藏方法首次采用峰值點像素替換的策略，避免了大量像素的移位；