[發(fā)明專利]一種基于壓縮編碼的高嵌入率數(shù)據(jù)隱寫裝置及隱寫方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610548186.3
• 申請日: 2016-07-13
• 公開（公告）號: CN107623855A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚心瑤;梁晨
• 申請（專利權(quán)）人: 譚心瑤
• 主分類號: H04N19/467
• 分類號: H04N19/467;H04N19/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于壓縮編碼的高嵌入率裝置數(shù)據(jù)隱寫及隱寫方法，尤其涉及一種基于Deflate壓縮編碼的高嵌入率的數(shù)據(jù)隱寫裝置及隱寫方法，屬于數(shù)據(jù)安全技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

數(shù)據(jù)壓縮是在不丟失有用信息的條件下，以較短的數(shù)據(jù)編碼來代替原數(shù)據(jù)，從而減少數(shù)據(jù)存儲空間的一種技術(shù)。在當(dāng)前的信息數(shù)據(jù)量指數(shù)級增長的網(wǎng)絡(luò)大環(huán)境下，減少數(shù)據(jù)存儲空間對降低數(shù)據(jù)管理難度，減少數(shù)據(jù)傳輸代價等等具有必不可少的作用。

數(shù)據(jù)壓縮算法可分為無損數(shù)據(jù)壓縮與有損數(shù)據(jù)壓縮，無損壓縮利用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計冗余進(jìn)行壓縮，不存在信息損失，數(shù)據(jù)經(jīng)過壓縮之后能夠從壓縮數(shù)據(jù)當(dāng)中準(zhǔn)確的恢復(fù)出原數(shù)據(jù)，這使得無損壓縮的正確率要高得多，這種壓縮方法通常使用于文本壓縮當(dāng)中。而有損壓縮則會造成數(shù)據(jù)信息的一些丟失，這種壓縮使得壓縮后數(shù)據(jù)的大小顯著小于使用無損壓縮，因此，倘若一定程度的信息丟失是可以接受的，則有損壓縮是一種十分高效的壓縮方法。有損壓縮常常用于語音以及視頻壓縮當(dāng)中。

Lempel-Ziv壓縮方法是由Abraham Lempel和Jacob Ziv于1977-1978年提出的一類十分經(jīng)典的無損數(shù)據(jù)壓縮方法，其中的核心算法是LZ77和LZ78算法。在這兩種算法的基礎(chǔ)之上后來又派生出了許多其他算法并被普遍使用于各種壓縮軟件當(dāng)中。

LZ77算法的壓縮原理是在滑動窗口中搜索得到若干匹配字符串，分別計算其最大匹配長度，再將其中最長匹配字符串所對應(yīng)的[長度，偏移量，下一個字符]對輸出，以此來進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。由于在搜索過程中字典為動態(tài)字典，其內(nèi)容不斷發(fā)生變化并且匹配過程產(chǎn)生的最長匹配字符串?dāng)?shù)量一般來講呈現(xiàn)一定隨機(jī)分布，這就為本發(fā)明數(shù)據(jù)嵌入創(chuàng)造了條件。Deflate算法是基于LZ77算法的改進(jìn)算法，將匹配字符串的輸出對減少為[長度，偏移量]，從而提高了壓縮算法效率。并且由 于Deflate算法中采用Huffman編碼，使得對手想直接利用最長匹配檢測算法增加了復(fù)雜度。

在已有的LZ77算法的編碼過程中，由于當(dāng)前編碼位置開始的與滑動窗口內(nèi)數(shù)據(jù)相匹配的最長匹配字符串往往有復(fù)數(shù)個，而算法默認(rèn)的總是選取固定的某一最長匹配字符串進(jìn)行編碼。基于編碼過程中最長匹配字符串的冗余，目前流行的基于LZ77算法的壓縮文件數(shù)據(jù)嵌入方法其原理是根據(jù)待嵌入數(shù)據(jù)對重復(fù)最長匹配字符串來進(jìn)行選擇，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隱寫。

數(shù)據(jù)嵌入是一種信息隱藏技術(shù)，所謂信息隱藏技術(shù)是指將秘密信息嵌入到數(shù)字化載體當(dāng)中，其目標(biāo)不僅僅是通過與密碼學(xué)結(jié)合來對秘密信息進(jìn)行加密，更重要的是讓隱藏的密碼信息及其載體不會引起非法者的注意，也就減少了含秘數(shù)字載體被攻擊的風(fēng)險。正是基于數(shù)據(jù)壓縮與信息隱藏的相關(guān)知識基礎(chǔ)，才誕生了壓縮文件數(shù)據(jù)嵌入方法。在《International Conference on Computer Modeling&Simulation》2010年第1卷第1期，題目為：“High-Capacity Reversible Data-Hiding for LZW Codes”文章中，根據(jù)當(dāng)前待編碼字符串長度確定可嵌入隱藏數(shù)據(jù)位數(shù)，設(shè)計了基于LZW壓縮編碼的高嵌入率數(shù)據(jù)隱藏系統(tǒng)，一定程度上解決了已有壓縮編碼數(shù)據(jù)隱寫嵌入率較低的難題。然而，該數(shù)據(jù)隱藏系統(tǒng)在根據(jù)當(dāng)前待編碼字符串長度確定可嵌入隱藏數(shù)據(jù)位數(shù)時，僅采用了該領(lǐng)域最常見的計算方法：假設(shè)當(dāng)前待編碼字符串長度為n(n＞1)，則可嵌入數(shù)據(jù)的位數(shù)為[log₂n]位(其中[.]表示向下取整運(yùn)算)。然而由于這類數(shù)據(jù)嵌入方法在嵌入過程當(dāng)中不能充分利用冗余來進(jìn)行嵌入，導(dǎo)致多于2ⁿ-1的重復(fù)字符串信息被浪費(fèi)，算法的嵌入效率受到了制約，直接導(dǎo)致了算法性能的下降；此外，文章中選取的LZW壓縮編碼由于其每次編碼過程之間相互 關(guān)聯(lián)：只有當(dāng)前一次編碼完成，后一次編碼內(nèi)容才能被唯一確定下來。這種特性為充分利用冗余進(jìn)行嵌入帶來困難。