[發明專利]基于STC的無失真隱寫方法及無失真秘密信息提取方法

有效

• 申請號: 201910232521.2
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN111757124B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 王讓定;張雪垣;嚴迪群;林昱臻
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H04N19/467
• 分類號: H04N19/467;H04N19/46
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛;孫盼峰

本發明涉及基于STC的無失真隱寫方法及無失真秘密信息提取方法，該無失真隱寫方法通過構建秘密信息嵌入模型及設定好的無失真嵌密目標，得到達到無失真嵌密目標時的子校驗矩陣需要滿足的條件，生成由多個2×2規格的最佳無失真子校驗矩陣形成的完整校驗矩陣，該完整校驗矩陣中的各無失真子校驗矩陣具有最少的元素，使得所得無失真子校驗矩陣占用成本低的傳輸空間；將2×2小規格的無失真子校驗矩陣運用到秘密信息的嵌入過程，確保了秘密信息嵌入到原始載體內的嵌入速度；在得到無失真子校驗矩陣的過程中，設置了除數值“0”、“1”以外的三種變量X、Y和Z，保證針對各種嵌入情形列表所對應生成無失真子校驗矩陣的唯一性。

技術領域

本發明涉及數字隱寫領域，尤其涉及一種基于STC的無失真隱寫方法及無失真秘密信息提取方法。

背景技術

數字隱寫技術作為信息隱藏領域的主要分支，其主要功能是通過某種設定的方式將秘密信息(或稱密信)嵌入到諸如圖像、視頻或音頻等數字媒體(或稱原始載體)中，使得嵌入秘密信息后的數字媒體(此時稱之為嵌密后載體)在利用公共信道傳輸時，嵌密后載體中的密信不被發現，以提高密信的安全性。

作為本領域熟知的最為安全的隱寫方案，內容自適應方案更傾向于將秘密信息嵌入到具有復雜內容的區域中。在圖像領域，Jessica Fridrich根據卷積編碼和維特比算法提出了一種的STC信息隱藏算法。J.Fridrich假定各個原始載體元素之間的失真是加性的，并隨后通過設計啟發性的失真代價函數去衡量該STC信息隱藏算法的失真程度，最后通過子校驗矩陣實現在原始載體子塊上對密信的連續嵌入。具體地，這種傳統STC信息隱藏算法的嵌入過程公式如下：

Emb(y，m)＝arg_p(y)∈C(m)min D(x，y)； 式(1)

其中，Emb(·)表示密信嵌入函數，x表示原始載體向量，y表示隱寫后的含密載體向量，m表示秘密信息向量，D(x，y)表示秘密信息向量m嵌入后，原始載體向量x與含密載體向量y之間的漢明距離，即D(x，y)表征了原始載體嵌入秘密信息(或者密信)后的失真(或稱變化)元素個數；式(1)表示在傳統STC信息隱藏框架下，隱寫模型的目標函數意義為嵌入前后載體的失真最小。在該隱寫模型中，前后載體(原始載體與隱寫后載體)失真量的衡量方式如式(2)所示(亦為失真代價的普適公式)：

其中，ρ_i表示當前元素的失真權重、n表示載體長度、i表示當前載體位置；

在傳統的STC信息隱藏框架下，可以將失真元素個數近似用式(2)代替；假設子校驗矩陣為，子校驗矩陣的大小標記為，h表示子校驗矩陣的行數、w表示子校驗矩陣的列數，length(x)表示用于密信隱藏的載體長度(實質為原始載體的程度)。與式(1)相對應，針對密信的提取過程公式如式(4)所示：

其中Ext(·)表示密信提取函數，x表示原始載體向量、y表示隱寫后的含密載體向量、m表示秘密信息向量、H表示校驗矩陣。式(4)表示了密信的提取方式，是通過校驗矩陣與隱寫后載體相乘得到(校驗矩陣不同于子校驗矩陣，其長度是子校驗矩陣的倍數，一般倍數與密信長度相當)。

隨著STC編碼設計框架的提出，各種新的編碼方法相繼也被提出。例如，PreethaT.R等人在Jessica Fridrich的STC編碼設計框架基礎上，提出了一種基于多規格子校驗矩陣融合的新STC隱寫嵌入算法。該新STC隱寫嵌入算法通過將n×n規格的子校驗矩陣與m×m規格的子校驗矩陣結合生成新的(n+m-1)×(n+m)規格的子校驗矩陣，以實現將密信嵌入到原始載體中。在相同的原始載體下，相比于傳統的STC方法，該新STC隱寫嵌入算法可以多嵌入將近一倍的密信到原始載體中。