[發(fā)明專利]一種圖像中信息的隱寫及讀取方法

有效

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• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN111028308B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊誠
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海涵辰科技有限公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06V10/25;H04N19/467;H04N19/50
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于技術(shù)視覺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在圖像中進(jìn)行信息隱寫及讀取方法。本發(fā)明的方法主要是將信息隱藏到圖像的非顯著區(qū)域和高頻區(qū)域來提高編碼圖像的人類感知質(zhì)量，同時(shí)將檢測器和編碼/解碼系統(tǒng)一起訓(xùn)練，使解碼系統(tǒng)能夠自動適應(yīng)檢測器的定位誤差來代替手動的選擇模擬噪聲強(qiáng)度，最終達(dá)到解碼系統(tǒng)的魯棒性與圖像質(zhì)量之間的平衡。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于技術(shù)視覺技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圖像中信息的隱寫及讀取方法。

背景技術(shù)

隱寫術(shù)是一項(xiàng)隱藏私密信息在其他公共的數(shù)據(jù)載體里面的信息隱藏技術(shù)。通常上，這些公共的數(shù)據(jù)載體包含圖像，視頻，音頻等等。其中，在圖像中進(jìn)行信息隱寫有著悠久的發(fā)展歷史和廣泛的應(yīng)用場景。隱秘通訊是隱寫術(shù)的一個(gè)經(jīng)典應(yīng)用，它通過將通訊信息隱藏在數(shù)字圖像等多媒體數(shù)據(jù)中，同時(shí)保持載體數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性和視覺特征幾乎不變，來達(dá)到掩人耳目的作用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上時(shí)時(shí)刻刻產(chǎn)生著大量的多媒體數(shù)據(jù)，這些公共數(shù)據(jù)為私密通信數(shù)據(jù)提供了很好的掩護(hù)，使得通信過程更加安全。數(shù)字水印也是信息隱藏技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用方向。它與通常的隱寫術(shù)有著相似的作用，二者都是隱藏一些私密信息在公共的圖像載體數(shù)據(jù)里面。不過二者的目的有所差別。圖像隱寫術(shù)主要目的是秘密通信，而水印技術(shù)通常用來保護(hù)目標(biāo)的知識產(chǎn)權(quán)，來防止盜版。因而對于水印技術(shù)，它的信息恢復(fù)的魯棒性比起信息隱藏的安全性更加重要。

最近，在現(xiàn)實(shí)的物理照片中隱藏信息，然后采用智能手機(jī)去掃描圖像來提取隱藏信息成為了圖像隱寫術(shù)的一個(gè)新興的應(yīng)用方向。也就是說，可以在世界中的任何一張打印或者顯示的照片中隱藏任意的數(shù)字信息，然后可以通過一個(gè)聯(lián)網(wǎng)的圖像解碼系統(tǒng)來獲取這些隱藏信息。

比如，如今旅游行業(yè)快速發(fā)展，人們總會在旅行的途中拍攝大量的照片，然后將打印的照片張貼在房間中或者放在相框里。這時(shí)，可以在照片中隱藏一個(gè)網(wǎng)站地址，網(wǎng)站內(nèi)容包括該照片的拍攝時(shí)間，地址，景點(diǎn)，人員介紹等等，甚至是一些旅行中有趣的故事或者感悟。這樣我們的朋友甚至陌生人可以通過掃描該照片來分享生活故事。

另一個(gè)應(yīng)用場景是在超市，超市可以隱藏一個(gè)超鏈接在商品的廣告中，該鏈接能通過網(wǎng)絡(luò)獲取商品的信息(比如價(jià)格，產(chǎn)地，原料，產(chǎn)品ID，生產(chǎn)過程)。消費(fèi)者能通過掃描這些廣告圖片來獲取該超鏈接，再通過網(wǎng)絡(luò)獲取這些商品信息。這個(gè)功能和目前普遍使用的二維碼功能類似，然而它避免了額外的空間去張貼二維碼，同時(shí)也更加美觀。本發(fā)明就是針對這些應(yīng)用場景專門設(shè)計(jì)了一套名為DeStegaNet的圖像隱寫系統(tǒng)，用來在自然圖片中隱藏信息與提取信息。

通常，圖像隱寫系統(tǒng)包含兩個(gè)部分：編碼器(將隱藏信息嵌入到載體圖像中，同時(shí)保證編碼圖片與載體圖像相似)，解碼器(從編碼器生成的編碼圖片中恢復(fù)隱藏信息)。在傳統(tǒng)的圖像隱寫系統(tǒng)中，通常假定解碼器接收到的編碼圖片是無損的。但是在該應(yīng)用場景中，該假設(shè)是不成立的。因?yàn)樵跀?shù)字編碼圖像變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)世界中的物理圖像的過程中，數(shù)字圖像會進(jìn)過圖像壓縮傳輸和打印的過程。然后在智能手機(jī)掃描物理圖像的過程中，會面臨檢測系統(tǒng)檢測不準(zhǔn)的問題。因此，在整個(gè)數(shù)字圖像到物理圖像，再到數(shù)字圖像的傳輸過程中，會引入大量的噪聲，這對解碼器的魯棒性提出了嚴(yán)格的要求。針對該問題，“Matthew Tancik,Ben Mildenhall,and Ren Ng.Stegastamp:Invisible hy-perlinks in physicalphotographs.CoRR,abs/1904.05343,2019”提出了一套名為StegaStamp的圖像隱寫系統(tǒng)，他們通過深度學(xué)習(xí)來編碼和解碼信息，同時(shí)采用一個(gè)模擬噪聲層來近似整個(gè)傳輸過程中可能的噪聲影響，提高了解碼器在實(shí)際應(yīng)用場景下的魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是在上述StegaStamp圖像隱寫系統(tǒng)的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步的改進(jìn)，以提高編碼圖像的圖像質(zhì)量，使得編碼圖像更加符合人類視覺系統(tǒng)的觀察習(xí)慣為目標(biāo)，提出一種圖像的隱寫及讀取方法。

為便于理解，下面對本發(fā)明所依據(jù)的技術(shù)原理進(jìn)行介紹。

在現(xiàn)實(shí)照片中隱藏信息，并且用智能手機(jī)掃描圖像來提取隱藏信息，在該應(yīng)用場景中，圖像隱寫系統(tǒng)應(yīng)該具備兩個(gè)功能：