[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

本發明提供一種基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，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，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、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中，得到載密圖像，并經過通信模塊進行發送。本發明能有效的降低信息隱藏的失真度，提高抵抗檢測能力。

技術領域

本發明涉及隱秘通信系統技術領域，更具體地，涉及一種基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統。

背景技術

隨著互聯網的高速發展與5G的普及，數字化的信息與數據遍布于人們日常生產生活的每一個角落，如智慧城市中足不出戶即可完成相關證件的辦理，而與這種便利相伴隨的則是數據的安全問題也越來越突出，體現在近些年來個人數據或隱私泄露的新聞時有報道。

在傳統的信息保護方案中，加密算法是被最廣泛使用的解決思路。然而現代計算機算力的不斷提升以及學者們在密碼分析方面的大量研究使得單純依靠加密算法實現對數據的保護變得不可靠，同時加密算法的一個特點就是加密后的文件變得不可識別。這個特征本身就極易引起攻擊者的注意，因而對加密文件的解密或破壞加密文件等行為的概率也大為提升。

信息保護方案的另一個代表是信息隱藏技術，這個技術的特點是將重要的機密信息通過特定的嵌入算法隱藏在可以公開的非秘密載體中，并且隱藏信息后的載體與原載體之間的差異不會被人的視覺或聽覺等感知，同時也要做到載密載體盡量不被現有的隱寫分析算法所察覺，這樣便可做到掩人耳目的秘密信息傳輸。如今信息隱藏技術在個人信息保護、商業版權保護和國防等方面發揮著重大作用。在信息隱藏技術中，文本、語言、圖像和視頻等都可以作為載體的數據源，然而不同的載體會有各自相對應的隱寫算法和特點。考慮到彩色圖像在日常生活中應用最廣、可嵌入容量大、獲取方式簡單、信息量大等特點，且當前隱寫分析算法主要是針對灰度圖像設置的，因此選擇彩色圖像作為載體是合適的，具有非常重要的研究意義和應用價值。

現階段的數據傳輸主要是基于WiFi、蜂窩網、以太網等方式實現的，其中WiFi傳輸方案適用于有信號覆蓋的小范圍區域數據傳輸，蜂窩網適合普通用戶的使用，而以太網能在普通用戶與專有局域網內數據通信之間切換的功能，適合有秘密信息傳輸單位使用。

發明內容

本發明為解決現有通信系統中信息隱藏存在失真度高的問題，提供了一種基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，其能有效的降低信息隱藏的失真度，提高抵抗檢測能力。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：一種基于FPGA的彩色圖像隱秘通信系統，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，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、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中，得到載密圖像，并經過通信模塊進行發送。

優選地，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的初始失真值D1進行更新；

S3：根據最優嵌入算法結合步驟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。