[發(fā)明專利]一種融合小波和自編碼器的信息隱藏方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011395544.4
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112597509B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇海;張淑青;余松森;韓美茵;方健煒;楊珊
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: G06F21/60
• 分類號: G06F21/60;G06N3/0464;G06N3/0455;G06N3/08
• 代理公司: 廣州駿思知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44425
• 代理人: 吳靜芝

1.一種融合小波和自編碼器的信息隱藏方法，其特征在于，包括：

接收表征載體圖像的第一數(shù)據(jù)；

通過二維離散小波變換將所述第一數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到第一頻域數(shù)據(jù)；其中，所述第一頻域數(shù)據(jù)包括低頻分量和高頻分量；

接收表征秘密信息圖像的第二數(shù)據(jù)；

通過二維離散小波變換將所述第二數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到第二頻域數(shù)據(jù)；通過預(yù)處理網(wǎng)絡(luò)對所述第二頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到第二特征數(shù)據(jù)；其中，所述第二頻域數(shù)據(jù)包括低頻分量和高頻分量；

通過隱藏網(wǎng)絡(luò)對所述第一頻域數(shù)據(jù)以及所述第二特征數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，并將合并結(jié)果嵌入到所述第一頻域數(shù)據(jù)中，得到載密圖像數(shù)據(jù)；

通過提取網(wǎng)絡(luò)從所述載密圖像數(shù)據(jù)中提取出所述秘密信息圖像的復(fù)原數(shù)據(jù)；

所述第一頻域數(shù)據(jù)的生成方法具體包括：

通過二維離散小波變換將所述第一數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到一個低頻分量cA和三個高頻分量cH、cV、cD；

將所述低頻分量cA以及所述三個高頻分量cH、cV、cD合并為一組四通道數(shù)據(jù)，得到所述第一頻域數(shù)據(jù)；

所述第二頻域數(shù)據(jù)的生成方法具體包括：

通過二維離散小波變換將所述第二數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到一個低頻分量cA和三個高頻分量cH、cV、cD；

將所述低頻分量cA以及所述三個高頻分量cH、cV、cD合并為一個四通道數(shù)據(jù)，得到所述第二頻域數(shù)據(jù)；

使用均方誤差作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的損失函數(shù)，并通過Adam優(yōu)化器來更新網(wǎng)絡(luò)權(quán)重；所述損失函數(shù)定義如下：

其中，為所述載體圖像的頻域數(shù)據(jù)，為所述載密圖像數(shù)據(jù)，為所述秘密信息圖像的頻域數(shù)據(jù)，為所述秘密信息圖像的復(fù)原數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的融合小波和自編碼器的信息隱藏方法，其特征在于：

所述預(yù)處理網(wǎng)絡(luò)包括第一卷積組、第二卷積組、第一合并層以及第二合并層；

所述第一卷積組、所述第二卷積組均包括3個具有不同大小卷積核的卷積層；

所述第一合并層、所述第二合并層分別用于對所述第一卷積組、所述第二卷積組的3個卷積層的輸出進(jìn)行合并。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的融合小波和自編碼器的信息隱藏方法，其特征在于：

所述預(yù)處理網(wǎng)絡(luò)的所述3個卷積層的卷積核大小分別為、、；所述3個卷積層的激活單元均采用ReLu函數(shù)，且卷積層步長均設(shè)置為1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的融合小波和自編碼器的信息隱藏方法，其特征在于：

所述隱藏網(wǎng)絡(luò)包括第三合并層、第三卷積組以及第四合并層；

所述第三卷積組包括3個具有不同大小卷積核的卷積層，所述3個卷積層的卷積核大小分別為、、，所述3個卷積層的激活單元均采用ReLu函數(shù)，卷積層步長均設(shè)置為1；

所述第四合并層用于對所述第三卷積組的所述3個卷積層的輸出進(jìn)行合并。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的融合小波和自編碼器的信息隱藏方法，其特征在于：

所述提取網(wǎng)絡(luò)包括第四卷積組以及第五合并層；

所述第四卷積組包括3個具有不同大小卷積核的卷積層，所述3個卷積層的卷積核大小分別為、、，所述3個卷積層的激活單元均采用ReLu函數(shù)，卷積層步長均設(shè)置為1；

所述第五合并層用于對所述第四卷積組的所述3個卷積層的輸出進(jìn)行合并。

6.一種融合小波和自編碼器的信息隱藏系統(tǒng)，其特征在于，包括：

載體圖像頻域數(shù)據(jù)生成模塊，用于接收表征載體圖像的第一數(shù)據(jù)，并且通過二維離散小波變換將所述第一數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到第一頻域數(shù)據(jù)；其中，所述第一頻域數(shù)據(jù)包括低頻分量和高頻分量；

秘密信息特征數(shù)據(jù)生成模塊，用于接收表征秘密信息圖像的第二數(shù)據(jù)，并且通過二維離散小波變換將所述第二數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到第二頻域數(shù)據(jù)；通過預(yù)處理網(wǎng)絡(luò)對所述第二頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到第二特征數(shù)據(jù)；其中，所述第二頻域數(shù)據(jù)包括低頻分量和高頻分量；以及

載密圖像生成模塊，用于通過隱藏網(wǎng)絡(luò)對所述第一頻域數(shù)據(jù)以及所述第二特征數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，并將合并結(jié)果嵌入到所述第一頻域數(shù)據(jù)中，得到載密圖像數(shù)據(jù)；

秘密信息提取模塊，用于通過提取網(wǎng)絡(luò)從所述載密圖像數(shù)據(jù)中提取出所述秘密信息圖像的復(fù)原數(shù)據(jù)；

所述載體圖像頻域數(shù)據(jù)生成模塊包括：

載體空頻轉(zhuǎn)換單元，用于通過二維離散小波變換將所述第一數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到一個低頻分量cA和三個高頻分量cH、cV、cD；以及

載體合并單元，用于將所述低頻分量cA以及所述三個高頻分量cH、cV、cD合并為一組四通道數(shù)據(jù)，得到所述第一頻域數(shù)據(jù)；所述秘密信息特征數(shù)據(jù)生成模塊包括：

秘密空頻轉(zhuǎn)換單元，用于通過二維離散小波變換將所述第二數(shù)據(jù)從空域轉(zhuǎn)換至頻域，得到一個低頻分量cA和三個高頻分量cH、cV、cD；

秘密合并單元，用于將所述低頻分量cA以及所述三個高頻分量cH、cV、cD合并為一個四通道數(shù)據(jù)，得到所述第二頻域數(shù)據(jù)；以及

秘密特征提取單元，用于通過所述預(yù)處理網(wǎng)絡(luò)對所述第二頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，得到第二特征數(shù)據(jù)；

使用均方誤差作為網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的損失函數(shù)，并通過Adam優(yōu)化器來更新網(wǎng)絡(luò)權(quán)重；所述損失函數(shù)定義如下：

其中，為所述載體圖像的頻域數(shù)據(jù)，為所述載密圖像數(shù)據(jù)，為所述秘密信息圖像的頻域數(shù)據(jù)，為所述秘密信息圖像的復(fù)原數(shù)據(jù)。