[發明專利]一種數字圖像隱寫方法

有效

• 申請號: 201410277228.5
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104050624B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 楊任爾;陶順;鄭紫微;丁石磊;江寶釧;劉俊
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司33102
• 代理人: 鄧青玲

技術領域

本發明涉及一種修改盈虧補償的數字圖像隱寫方法。

背景技術

隱寫術是利用文本、聲音、圖像以及視頻等多媒體中的冗余和人類感官冗余，把信息隱藏在多媒體中，通過公共網絡傳送出去而實現了的隱蔽通信。隱寫術不但隱藏了通信的內容，同時隱藏了通信的事實。由于網絡上圖像的大量存在以及圖像數據的冗余大、可嵌入秘密信息的容量也大等特點，目前主流的隱寫術是以圖像為載體的。不可感知性是隱寫術重要的特性，也叫透明性或者抗檢測性能。它包含視覺不可感知性或者統計不可感知性，通過改進隱寫術實現方法，或者選擇合適的隱寫載體，或者改善載體圖像與秘密信息之間的匹配關系，都可以提高隱寫術的不可感知性。

隱寫術不同于傳統加密技術，加密技術是以密碼學為理論基礎，對明文進行加密變換來隱藏通信內容，難以掩蓋通信發生的事實，而密文傳輸易引起敵方的懷疑，進而可能被截獲、攻擊或破譯。隱寫術彌補了密碼技術隱蔽性的不足，它是通過將通信內容秘密地隱藏在公開載體媒體中進行傳送，以掩蓋真正的通信目的和通信發生的事實。隱寫術與密碼學不是競爭關系，二者可以相互補充，進一步保證隱蔽通信的安全性。

現有的圖像隱寫方法中應用比較多的兩種方法為LSB方法和LSB Matching方法。LSB(Least Significant Bit)方法是空間域方法里最簡單的圖像隱寫方法，由Trikel等人于1993年提出。該方法將圖像的像素值(以8位的灰度圖像為例)劃分為8個平面，每個平面對圖像質量的影響不一樣，平面從最高位到最低位，分別代表8位的二進制像素值從高到低；從高到低依次對圖像質量的影響依次下降，最低幾位對圖像整體質量的改變作用很小。故將圖像中這些不重要的位的像素值用秘密信息替換，這是LSB方法的核心嵌入過程。在嵌入過程中，可以順序嵌入或者隨機間隔插入。由于LSB算法的單一的奇偶值變換的特性，使其安全性降低，無法抵抗卡方檢測和RS攻擊等分析方法，而且其魯棒性很差，同時但這種方法得到的載密圖像不可感知性好，且嵌入的信息量較大，但是通過直方圖檢測發現，該方法抗攻擊能力弱。

為了抵御卡方檢驗等方法，有人提出LSB matching方法，LSB matching方法基本上與LSB方法相似，只改變了最后的處理方式，若秘密信息的比特位與嵌入點的像素值最低位相同，則原像素值不變，若不同，則將嵌入點的像素值隨機加一或減一。LSB matching方法雖然有效地避免了LSB方法的奇偶不對稱性，但這種算法在直方圖保持特性上存在缺陷，用該算法對圖像進行隱寫，會使直方圖的改變非常明顯，易被針對直方圖特性的分析算法攻擊。為了保持直方圖的改變，張新鵬等提出了非線性優化等方法，但是這些方法的算法復雜度較高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術提供一種能使直方圖特性基本保持不變的數字圖像隱寫方法。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種數字圖像隱寫方法，用于在大小為M×N的載體圖像C中插入秘密信息，插入的秘密信息記為m_i，j∈[0，1]，載體圖像C中的像素值為c_i，j∈[0，255]，l_i，j∈[0，1]為c_i，j的最低位，插入秘密信息后圖像稱為隱寫圖像記為S，其中，i＝0，1，...，M-1，j＝0，1，...，N-1，其特征在于：

在秘密信息插入載體圖像之前，先設置一個直方圖改變追蹤器h[n]，n∈[0，255]，直方圖改變追蹤器h[n]用于記錄秘密信息插入載體圖像后造成載體圖像直方圖改變盈虧的狀況，對于所有的n，在沒有進行秘密信息插入前h[n]初始值為0；

秘密信息插入載體圖像C的過程中，分以下三種情況進行分別處理：

(1)、當插入到載體圖像C中點的像素值為255時，即c_i，j＝255，此時，c_i，j的最低位l_i，j＝1；當插入的秘密信息m_i，j為0時，該點的像素值減1處理，即s_i，j＝c_i，j-1，得到254作為隱寫圖像S該點的像素值，同時令h[254]＝h[254]+1，令h[255]＝h[255]-1；當插入的秘密信息為1時，載體圖像C該處的像素值不做任何改變；