CN103745428B - 一种基于雷达信号扩展的图像信息隐藏方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种基于雷达信号扩展的图像信息隐藏方法，涉及图像信息隐藏技术，该方法通过对雷达信号进行两维扩展，产生点扩展函数；将隐藏信息在图像域与给定的点扩展函数进行相关运算，得到信息图像；再将得到的信息图像降幅度后与原始图像在图像域进行标量累加，得到隐藏信息图像。在信息提取时，将隐藏信息图像与点扩展函数的逆进行相关运算，提取出隐藏信息。利用本发明方法进行图像信息隐藏具有较好的鲁棒性，并可利用局部图像提取信息，对图像损坏不敏感，对再次成像性的成像系统误差不敏感。

Description

一种基于雷达信号扩展的图像信息隐藏方法
技术领域
本发明涉及信息隐藏技术和雷达技术的交叉领域，特别是涉及图像信息隐藏技术。
背景技术
图像隐藏技术，是利用人类感觉器官的不敏感，以及图像信号本身存在的信息冗余，将秘密图像隐藏在另一个公开载体图像中。
图像隐藏技术主要分为空域方法和变换域方法。空间域方法将图像信息直接嵌入到图像空间像素等原始数据中。变换域方法将图像信息嵌入到原始载体图像的变换域系数中去。
典型空间域图像隐藏方法包括：最低有效位方法从图像中选取对人眼视觉影响较小的像素，通过对它们进行修改来嵌入图像信息，并将被修改的像素及修改方式记录，提取嵌入图像时则是通过相反的过程；Patchwork方法是利用像素的统计特征将信息嵌入到像素的亮度值中，随机选择几对图像点，通过对点中亮度的调整来完成图像信息的嵌入。
典型变换域数字图像隐藏方法包括：离散余弦变换(DCT)方法通过计算载体图像的离散余弦变换，然后将秘密图像叠加到变换域的系数上来实现隐藏的目的，将随机水印信息叠加在载体DCT变换后对人眼视觉最重要的系数中；离散小波变换(DWT)方法首先将载体图像和秘密图像进行小波变换，然后将特定子带的秘密图像信号缩放后嵌入到相应载体图像子带上，最后经过小波逆变换得到嵌入秘密图像的载密图像；小波包变换(WPT)利用最优小波包树来选择最佳嵌入子带，通过一个代价函数来确定组成最优小波包树频率空间。或基于混沌加密和小波包分解的数字水印方法，自适应地嵌入水印信息；离散傅立叶变换(DFT)方法将信息嵌入在DFT域中；奇异值分解(SVD)方法基于奇异值的稳定性原理，将秘密图像添加到载体图像奇异值分解后的奇异值矩阵中。
空间域图像隐藏方法的具有计算速度较快，时间复杂度较低，信息隐藏量较大等优点，缺点是嵌入图像很容易被普通的图像处理方法所破坏，抵抗几何变形、噪声和压缩的能力较差，鲁棒性较差。变换域图像隐藏方法一般物理意义清晰，可充分利用人类的感知特性。此类方法对常用的滤波处理、噪声攻击、数据压缩等操作均有一定的抵抗能力，并且可以充分利用人眼视觉特性，具有可视性好、鲁棒性优良及可与压缩标准兼容等优点，其缺点是计算复杂，不易实时实现。
上述图像隐藏算法没有考虑再次成像条件下的图像隐藏。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明的目的是公开一种基于雷达信号扩展的图像信息隐藏方法。
为达成所述目的，本发明提供一种雷达信号扩展的图像信息隐藏方法，其图像信息隐藏的步骤包括：
步骤S1：对雷达信号进行两维扩展，产生点扩展函数；
步骤S2：将隐藏信息在图像域与点扩展函数进行相关运算，得到信息图像；
步骤S3：将信息图像降幅度；
步骤S4：将信息图像与原始图像在图像域进行标量累加，得到隐藏信息图像。
本发明的有益效果：
1、本发明对再次成像性的成像系统误差不敏感：由于线性调频信号具有较大的适配处理范围，因此，对于成像系统引入的误差具有较大的适应性，可以适用于需要再次成像的图像信息隐藏应用。
2、本发明的图像信息隐藏具有较好的鲁棒性，由于线性调频信号在部分缺失时，也可以降低性能的条件下，恢复出隐藏的信息，这样，可利用局部图像提取出隐藏的信息，对图像损坏不敏感，对再次成像性的成像系统误差不敏感。
附图说明
图1是本发明一种基于雷达信号扩展的图像信息隐藏方法的信息隐藏过程示意图；
图2是本发明一种基于雷达信号扩展的图像信息隐藏方法的信息提取过程示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示的信息隐藏过程，
步骤一，利用雷达信号进行两维扩展，产生本发明给定的点扩展函数；
通过雷达信号的两维扩展，可产生以下三种用于信息隐藏的点扩展函数：
第一种点扩展函数：对雷达线性调频信号在两维进行简单的扩展得到点扩展函数Bl：
或
其中m，n分别为图像的行坐标和列坐标，为角频率。
第二种点扩展函数：对雷达线性调频信号进行两维矢量相乘扩展得到点扩展函数B2：
第三种点扩展函数：对雷达线性调频信号进行两维圆周扩展得到点扩展函数B3：
步骤二，将隐藏信息在图像域与本发明给定的点扩展函数进行相关运算，得到信息图像；
隐藏信息用E(m，n)表示，点扩展函数用B(m，n)表示，处理后的信息图像为I(m，n)，则
上式中，代表两维相关运算，点扩展函数B(m，n)是B1(m，n)、或B2(m，n)、或B3(m，n)。
步骤三，对信息图像I(m，n)进行幅度处理，；
信息图像用I(m，n)表示，降幅度的信息图像用IB(m，n)表示，则
上式中，N为固定系数。
固定系数N的取值取决于图像隐藏效果与点扩展函数时带积，一般取N＞20。
步骤四，降幅度的信息图像与原始图像在图像域进行标量累加，得到隐藏信息图像。
降幅度的信息图像IB(m，n)，原始图像用O(m，n)表示，隐藏信息图像用IC(m，n)表示，则
Ic(m，n)＝IB(m，n)+O(m，n)
如图2所示的信息提取过程，
步骤一，求本发明给定的点扩展函数的逆；
对于第一种点扩展函数，
点扩展函数的逆为
点扩展函数的逆为
对于第二种点扩展函数，点扩展函数的逆为
对于第二种点扩展函数，点扩展函数的逆C3为
步骤二，将隐藏信息图像与本发明给定的点扩展函数的逆进行相关运算；
隐藏信息图像用IC(m，n)表示，点扩展函数逆用c(m，n)表示，处理后的信息图像为I(m，n)，则
上式中，代表两维相关运算。
步骤三，进行幅度检测，提取出隐藏信息。
对处理后的信息图像为I(m，n)进行幅度检测，设定检测阈值，小于检测阈值的数据归零，得到隐藏信息。阈值的取值与点扩展函数时带积和固定系数N相关，一般可以取：点扩展函数时带积÷N÷3，也可以采用通用的自适应阈值选取方法。
应当注意，为了使本发明的实施方式更容易理解，上面的描述省略了对于本领域的技术人员来说是公知的、并且对于本发明的实施方式的实现可能是必需的更具体的一些技术细节。例如，上面的描述省略了对相关运算的一般性描述。上述说明仅仅是示意性的而不是限制性的。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种雷达信号扩展的图像信息隐藏方法，其特征在于：所述图像信息隐藏的步骤包括：
步骤S1：对雷达线性调频信号进行两维扩展，产生点扩展函数；
步骤S2：将隐藏信息在图像域与点扩展函数进行相关运算，得到信息图像；
步骤S3：将信息图像降幅度；
步骤S4：将降幅度的信息图像与原始图像在图像域进行标量累加，得到隐藏信息图像，
其中，对雷达线性调频信号进行两维扩展，产生点扩展函数包括以下中的任意之一：
对雷达线性调频信号在两维扩展，得到点扩展函数B1表示如下：或其中m，n分别为图像的行坐标和列坐标，为角频率；
对雷达线性调频信号在两维进行矢量相乘的扩展，得到点扩展函数B2表示如下：其中m，n分别为图像的行坐标和列坐标，为角频率；或者
对雷达线性调频信号在两维进行圆周扩展，得到点扩展函数B3表示如下：其中m，n分别为图像的行坐标和列坐标，为角频率。
2.一种从根据权利要求1所述的图像信息隐藏方法获得的隐藏信息图像提取隐藏信息的方法，包括：
求点扩展函数的逆；
将隐藏信息图像与点扩展函数的逆进行相关运算，得到恢复隐藏信息的图像；
对恢复隐藏信息的图像进行幅度检测，提取出隐藏信息，
其中，求点扩展函数的逆包括：
对于点扩展函数为得到点扩展函数的逆C1表示如下：
对于点扩展函数为得到点扩展函数的逆C1表示如下：
对于点扩展函数为得到点扩展函数的逆C2表示如下：以及
对于点扩展函数为得到点扩展函数的逆C3表示如下：
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