[發明專利]一種基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統

有效

• 申請號: 202110303966.2
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113132550B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 孫偉;徐玉華
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;H04N1/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

1.一種基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：所述的系統采用FPGA終端架構，具體包括圖像讀取模塊、秘密圖像獲取模塊、緩存模塊、通信模塊、彩色圖像嵌入模塊；

所述的圖像讀取模塊，用于獲取載體圖像I，并發送給緩存模塊；

所述的秘密圖像獲取模塊，用于獲取彩色秘密圖像，并發送給緩存模塊；

所述的緩存模塊，將收到的載體圖像I、彩色秘密圖像發送給彩色圖像嵌入模塊進行處理；

所述的彩色圖像嵌入模塊根據隱寫算法將彩色秘密圖像嵌入載體圖像I中，得到載密圖像，并經過通信模塊進行發送；

所述的彩色圖像嵌入模塊執行的隱寫算法如下：

S1：利用濾波器對載體圖像I進行預處理，得到初始失真值D1；

S2：根據更新策略對載體圖像I的初始失真值D1進行更新；

S3：根據嵌入算法結合步驟S2更新得到的初始失真值D2和彩色秘密圖像進行嵌入，得到載密圖像；

步驟S1，利用KerBohme濾波器H對載體圖像I進行濾波得到載體圖像I1，接著用低通濾波器L對載體圖像I1濾波后取絕對值得到載體圖像I2，最后使用1023除以載體圖像I2中的每一個元素，并采用uint10函數取整得到初始失真值D1。

2.根據權利要求1所述的基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：S2，所述的更新策略的步驟如下：

S201：將載體圖像I2分為3*3不重疊的圖像塊；

S202：在指定的嵌入率α下，對每個圖像塊結合初始失真值D1做模擬嵌入，得到模擬嵌入結果；

S203：根據模擬嵌入結果計算出每個像素點是+1嵌入還是-1嵌入，或者是未嵌入信息，即修改類型為0；統計+1,0，-1的個數；

S204：若+1的個數不等于-1的個數，則按照公式(3)將D_new作為修改個數多的嵌入方式的失真，D1作為另一種嵌入方式的失真

式中，i、j表示像素點在圖像中的坐標；

同時失真更新(1+α)，若0的個數多于+1與-1個數之和，則將+1與-1的失真都設置為最大失真值1023，也即認為此圖像塊不適合嵌入信息；對于其他情況則保持+1與-1的失真值都為D1。

3.根據權利要求2所述的基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：所述的嵌入算法表示如下：

stego＝stc_embed(cover,plus,minus,secret,code)

式中，cover表示載體圖像I2的某個圖像塊；plus為表示該圖像塊的+1失真；minus表示圖像塊的-1失真；secret表示秘密信息；code表示嵌入算法的編碼矩陣，其表達式如下：

4.根據權利要求1所述的基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：所述的系統還包括存儲有彩色圖像庫的存儲模塊，所述的圖像讀取模塊從存儲模塊中獲取一張彩色圖像作為載體圖像I。

5.根據權利要求1所述的基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：所述的緩存模塊，根據FPGA終端架構的DDR3控制緩存模塊實現對內存任意地址的讀寫訪問，通過設計一個分時復用子模塊將緩存模塊的單端口地址接口擴展為多路地址接口，并設計一個數據位寬轉換子模塊用于將外設的數據位寬轉換為緩存模塊能接受的位寬。

6.根據權利要求5所述的基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：所述的系統還包括載體圖像顯示模塊，所述的載體圖像顯示模塊與緩存模塊的一路地址接口連接，用于顯示載體圖像I。

7.根據權利要求5所述的基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：所述的系統還包括彩色圖像提取模塊，所述的彩色圖像提取模塊與緩存模塊的另一路地址接口連接，用于根據提取算法對載密圖像進行秘密信息提取，并根據秘密信息重組秘密彩色圖像。

8.根據權利要求7所述的基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其特征在于：所述的系統還包括秘密彩色圖像顯示模塊，所述的秘密彩色圖像顯示模塊分別與緩存模塊的另一路地址接口、彩色圖像提取模塊連接，用于顯示秘密彩色圖像。