CN103268588A - 基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法 - Google Patents

基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法 Download PDF

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CN103268588A CN201310198542XA CN201310198542A CN103268588A CN 103268588 A CN103268588 A CN 103268588A CN 201310198542X A CN201310198542X A CN 201310198542XA CN 201310198542 A CN201310198542 A CN 201310198542A CN 103268588 A CN103268588 A CN 103268588A
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Abstract

本发明公开了一种基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法，步骤：(1)将原始载体图像分割成第一载体子图像、第二载体子图像，对第一载体子图像进行编码，编码后与第一载体子图像对应的校验码，将校验码嵌入第二载体子图像，加密含校验码载体图像，获得加密的包含校验码的密文载体图像；(2)将加密的含校验码的载体图像分割，根据待嵌入的秘密数据对第一加密载体子图像的象素低三位进行不同的翻转运算，嵌入秘密数据，获得包含秘密数据的密文域载体图像；(3)将含秘密数据的明文载体图像解密，在解密的明文域载体图像中提取秘密数据，恢复原始载体图像。该方法在密文载体图像嵌入秘密数据，在明文提取秘密数据的同时保证无损恢复原始载体图像。

Description

基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法
技术领域
本发明涉及一种利用信号处理和计算机技术调整象素值以便在加密域中进行无损信息隐藏的方法。 
背景技术
信息隐藏技术是将秘密数据以不引起外界注意的方式嵌入到多媒体载体数据中，通过公共信道，在传递多媒体载体数据的过程中，达到传送秘密数据的目的，最终实现隐蔽通信。在特殊的场合，比如说，医学、军事等敏感领域，载体不允许有任何的改动，即需要载体在提取秘密数据后，载体本身能够无损的恢复，需要一种可逆的机制确保载体的恢复。在实际应用中，如果需要保护原始多媒体载体数据，在信息传送前，则需要将载体加密，掩盖载体图像内容。因此，需要发送方首先对载体加密，然后在加密后的载体中嵌入秘密数据，提取方在解密后的明文载体中提取秘密数据以及无损恢复载体。
现有的加密域可逆信息隐藏的方法主要有两种，第一种信息隐藏的方法是：根据待嵌入的秘密数据，发送方翻转密文图像不同区域像素的低三位                                               
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE002
 (最低有效位，Least Significant Bits，缩写为)，在提取秘密数据和恢复原始载体时，提取方依次翻转图像不同区域像素的低三位
Figure 949952DEST_PATH_IMAGE002
，获得两幅图像。由于翻转运算的可逆特性，获得的两幅图像中必然有一副是原始图像。将图像平滑性定义为相邻像素差值绝对值的总和，对于普通图像来说，相邻像素之间差值较小，因此普通图像的平滑性一般小于翻转后图像的平滑性。根据这一先验知识，当图像的低三位全部翻转后，翻转后图像的空间平滑性会大于原始图像的平滑性。所以，使用该方法可以提取秘密数据同时恢复原始载体；第二种信息隐藏的方法是：借助于无损压缩方法，将加密后载体的低进行压缩，然后用秘密数据替代压缩的空间。上述第一种方法中，由于信息的提取和载体的恢复需要依据图像翻转前后的空间平滑性的变化，但是经过翻转运算后，图像平滑性有时会小于翻转前的平滑性，会导致提取秘密数据的错误以及图像恢复的错误；上述第二种方法中，由于运用无损压缩方法压缩加密图像得到的空间有限，可以嵌入的秘密数据量较少。可参阅如下文献：
[1]X. Zhang, “Reversible data hiding in encrypted images, ” IEEE Signal Process. Lett., vol. 18, no. 4, pp. 255-258, 2011；
[2] X. Zhang, “Separable reversible data hiding in encrypted image, ” IEEE Trans. Inf. Forensics Security, 10.1109/TIFS.2011.2176120。
 
发明内容
本发明的目的在于,克服现有技术中存在的不足，提供了一种基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法，该方法利用明文载体图像，获得部分明文图像所对应的校验码，然后将校验码嵌入到另一部分明文图像中，最后将明文图像加密，将秘密数据嵌入到加密的载体图像中，最终能够利用提取的校验码，在嵌入秘密数据的明文载体图像中提取秘密数据，无损恢复载体图像。
为达到以上目的，本发明采用如下方案：
一种基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法，其具体实现步骤如下：
(1)、将原始载体图像分割成第一载体子图像、第二载体子图像，对第一载体子图像进行编码，编码后得到与第一载体子图像对应的校验码， 将校验码嵌入到第二载体子图像，加密第一载体子图像和嵌入校验码的第二载体子图像，获得加密的包含校验码的密文载体图像
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE004
；
(2)、将上述加密的包含校验码的载体图像分割成第一加密载体子图像
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE006
和第二加密载体子图像
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE008
，根据待嵌入的秘密数据对第一加密载体子图像的象素低三位
Figure 6681DEST_PATH_IMAGE002
进行不同的翻转运算，嵌入秘密数据，获得含秘密数据的密文域载体图像；
(3)、将步骤（2）所述的含秘密数据的密文载体图像解密，在解密的明文载体图像中提取秘密数据，恢复原始载体图像。
本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：该方法利用明文图像，不仅实现了在密文秘密数据的嵌入，保护了原始载体图像内容，而且在明文图像中提取秘密数据，同时保证无损恢复原始载体图像。
附图说明
图1是本发明的基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法的流程框图
图2 是本发明的实施例步骤(1-1)中所述的原始载体图像（512×512Lena标准测试图）；
图3 是步骤(1-3)中所述的第二载体子图像的残差直方图；
图4 是步骤(1-4)中所述的第二载体子图像
Figure 498843DEST_PATH_IMAGE012
的移动的残差直方图；
图5 是步骤(1-5)中所述的嵌入校验码的第二载体子图像的移动残差直方图；
图6 是步骤(1-6)中所述的嵌入校验码的明文载体图像；
图7 是步骤(1-7)中所述的含秘密数据的加密载体图像；
图8 是步骤(3-1)中所述的含秘密数据的明文载体图像；
图9 是步骤(3-4)中所述的恢复的原始载体图像。
具体实施方法
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明。
参见图1，本发明的基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法，该方法包括步骤如下：
(1)、将原始载体图像分割成第一载体子图像、第二载体子图像，对第一载体子图像进行编码，编码后得到与第一载体子图像对应的校验码，将校验码嵌入到第二载体子图像，加密第一载体子图像和包含校验码的第二载体子图像，获得加密的包含校验码的密文载体图像，其具体步骤如下：
 (1-1)、将原始载体图像
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE014
分成第一载体子图像
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE016
和第二载体子图像
Figure 828641DEST_PATH_IMAGE012
，提取第一载体子图像
Figure 472112DEST_PATH_IMAGE016
中每个像素，原始载体图像
Figure 807278DEST_PATH_IMAGE014
如图2所示，把每个像素分解成8比特二进制数字，其表达式为：
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE018
                 (1)
其中，
Figure 201310198542X100002DEST_PATH_IMAGE020
表示第一载体子图像
Figure 598517DEST_PATH_IMAGE016
的像素，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
表示像素经过分解后的二进制比特值，表示像素分解后的二进制比特的位置，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
表示像素在第一载体子图像中横坐标的位置，表示像素在第一载体子图像中纵坐标的位置， 
Figure DEST_PATH_IMAGE030
表示分割后的第一载体子图像，第一载体子图像像素的低三位
Figure 549210DEST_PATH_IMAGE002
，其表达式为：
             (2)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE034
表示第一载体子图像像素的低三位
Figure 84545DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
表示像素的第三位
Figure DEST_PATH_IMAGE038
，表示像素的第二位
Figure 29367DEST_PATH_IMAGE038
，表示像素的第一位
Figure 381851DEST_PATH_IMAGE038
；
根据数学中的排列组合原理，图像任意像素的低三位
Figure 324399DEST_PATH_IMAGE002
有8种状态，分别是：[0 0 0], [0 0 1], [0 1 0], [0 1 1], [1 0 0], [1 0 1], [1 1 0], [1 1 1]，第一载体子图像
Figure 73918DEST_PATH_IMAGE016
中像素的低三位
Figure 494535DEST_PATH_IMAGE002
必然属于8种状态中的一种，汉明距离表示每个状态中不同的二进制比特个数，如果定义两个低三位
Figure 967105DEST_PATH_IMAGE002
的汉明距离为3，则将全部低三位
Figure 814975DEST_PATH_IMAGE002
的8个状态分成4组，分别是：第1组是[0 0 0]和[1 1 1]，第2组是[0 0 1]和[1 1 0]，第3组是[0 1 0]和[1 0 1]，第4组是[0 1 1]和[1 0 0]；
 (1-2)、将第一载体子图像
Figure 802523DEST_PATH_IMAGE016
像素的低三位比特编码，编码后得到第一载体子图像
Figure 26831DEST_PATH_IMAGE016
中像素低三位
Figure 353907DEST_PATH_IMAGE002
对应的校验码， 
 利用二进制的两
Figure DEST_PATH_IMAGE044
数据，将第一载体子图像
Figure 451307DEST_PATH_IMAGE016
像素的低三位
Figure 863834DEST_PATH_IMAGE002
进行编码，编码为：第1组编码成[0 0], 第2组编码成[0 1]，第3组编码成[1 0]，第4组编码成[1 1]，编码后获得与第一载体子图像
Figure 626253DEST_PATH_IMAGE016
对应的校验码； 
(1-3)、对第二载体子图像相邻像素相减，获得第二载体子图像的残差直方图，其表达式为： 
                                  (3)
其中，
Figure 870153DEST_PATH_IMAGE020
表示第二载体子图像
Figure 325405DEST_PATH_IMAGE012
像素值，下标表示水平方向， 
Figure DEST_PATH_IMAGE050
表示第二载体子图像
Figure 536812DEST_PATH_IMAGE012
中分割后的子块的横坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE052
表示第二载体子图像中分割后的中分割后的子块的纵坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE054
表示图像中像素在子块中的横坐标，
Figure 201329DEST_PATH_IMAGE028
表示图像中像素在子块中的纵坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE056
，
Figure DEST_PATH_IMAGE058
，
Figure DEST_PATH_IMAGE060
，
Figure DEST_PATH_IMAGE062
,
Figure DEST_PATH_IMAGE064
=8，
Figure DEST_PATH_IMAGE066
表示第二载体子图像
Figure 640532DEST_PATH_IMAGE012
的列数，
Figure DEST_PATH_IMAGE068
表示第二载体子图像
Figure 89968DEST_PATH_IMAGE012
的行数，如图3所示，图中，第二载体子图像
Figure 194190DEST_PATH_IMAGE012
残差直方图的横坐标是残差值，纵坐标是残差值的数量，由于载体图像相邻像素的值变化较小或者没有变换，因此，残差值为0的数量最多，从图3可以看到，残差值为0的数量最多，在上述直方图中，残差值为0的位置最高； 
(1-4)、求取第二载体子图像
Figure 350365DEST_PATH_IMAGE012
移动的残差直方图，如图4所示，具体如下：
定义第二载体子图像
Figure 453144DEST_PATH_IMAGE012
的残差直方图中纵坐标的最大值，记为点
Figure DEST_PATH_IMAGE070
，第二载体子图像的残差直方图中纵坐标的第二最大值，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE072
，
根据步骤（1-3）所述的第二载体子图像的残差直方图，确定
Figure 297790DEST_PATH_IMAGE070
等于0，等于-1或者1，
如果残差直方图中为-1，那么将残差直方图中残差值大于0的残差值加1，其表达式为：
        
Figure DEST_PATH_IMAGE074
，                                    （4）
如果残差直方图中
Figure 185608DEST_PATH_IMAGE072
为-1，那么将残差直方图中残差值小于-1的残差值减1，其表达式为：
，                                    （5）
如果残差直方图中为1，那么将残差直方图中残差值小于0的残差值减1，其表达式为：
Figure 762400DEST_PATH_IMAGE076
，                                    （6）  
如果残差直方图中
Figure 963574DEST_PATH_IMAGE072
为1，那么将残差直方图中残差值大于1的残差值加1，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE078
，                                    （7）
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE080
表示嵌入校验码的残差值，下标
Figure DEST_PATH_IMAGE082
 表示水平方向，上标
Figure DEST_PATH_IMAGE084
表示移动操作，表示第二载体子图像
Figure 108303DEST_PATH_IMAGE012
的移动的残差值；
所采用原始载体图像lena如图2所示，其
Figure 93576DEST_PATH_IMAGE070
等于0，而
Figure 465652DEST_PATH_IMAGE072
等于-1，经过移动操作后，获得第二载体子图像
Figure 536376DEST_PATH_IMAGE012
移动的残差直方图；
 (1-5)、将第一载体子图像
Figure 589782DEST_PATH_IMAGE016
校验码嵌入第二载体子图像
Figure 429563DEST_PATH_IMAGE012
的移动的残差直方图，获得嵌入校验码的第二载体子图像
Figure 723272DEST_PATH_IMAGE012
的移动残差直方图，如图5所示，具体如下：
如果
Figure 15713DEST_PATH_IMAGE070
等于0，
Figure 872810DEST_PATH_IMAGE072
等于-1，那么第一载体子图像
Figure 567097DEST_PATH_IMAGE016
校验码嵌入第二载体子图像
Figure 280975DEST_PATH_IMAGE012
的移动的残差直方图为
Figure DEST_PATH_IMAGE086
   (8)
如果
Figure 326291DEST_PATH_IMAGE070
等于0，
Figure 721501DEST_PATH_IMAGE072
等于1，那么第一载体子图像
Figure 581878DEST_PATH_IMAGE016
校验码嵌入第二载体子图像
Figure 669920DEST_PATH_IMAGE012
的移动的残差直方图为：
Figure DEST_PATH_IMAGE088
  (9)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE090
表示嵌入校验码的残差直方图，下标
Figure 999270DEST_PATH_IMAGE082
 表示水平方向，上标 表示嵌入操作，
Figure 932591DEST_PATH_IMAGE080
表示第二载体子图像
Figure 601470DEST_PATH_IMAGE012
的移动残差值，上标 
Figure DEST_PATH_IMAGE094
表示移动操作，表示第二载体子图像
Figure 673462DEST_PATH_IMAGE012
的残差值；
（1-6）、对上述第二载体子图像
Figure 162212DEST_PATH_IMAGE012
的残差直方图进行逆运算，获得嵌入校验码的第二载体子图像，逆运算计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE098
                                 (10)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE100
表示嵌入校验码的第二子载体图像
Figure 227120DEST_PATH_IMAGE012
的像素值，
Figure 750505DEST_PATH_IMAGE050
表示分割的子块在子图像
Figure 226355DEST_PATH_IMAGE012
中的横坐标，
Figure 467980DEST_PATH_IMAGE052
表示分割的子块在
Figure 8683DEST_PATH_IMAGE012
中的纵坐标，
Figure 386575DEST_PATH_IMAGE060
，,
Figure 512980DEST_PATH_IMAGE064
=8，
Figure 857373DEST_PATH_IMAGE066
表示第二子载体图像
Figure 168400DEST_PATH_IMAGE012
的列数，
Figure 674468DEST_PATH_IMAGE068
表示第二子载体图像的行数，
Figure 773191DEST_PATH_IMAGE056
，，
Figure DEST_PATH_IMAGE102
表示第二载体子图像的像素，
Figure 864961DEST_PATH_IMAGE090
表示嵌入校验码的第二载体子图像的残差值，下标
Figure 302895DEST_PATH_IMAGE082
 表示水平方向，上标 
Figure 306535DEST_PATH_IMAGE092
表示嵌入操作；    
（1-7）、将第一载体子图像和嵌入校验码的第二载体子图像生成包含校验码的载体图像加密，如图6所示将包含校验码的载体图像加密，加密成含校验码的密文载体图像，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE104
                     (11) 
其中，i表示载体图像中像素的横坐标，j表示载体图像中像素的纵坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE106
表示嵌入校验码的载体图像，
Figure DEST_PATH_IMAGE108
表示嵌入校验码的载体图像的像素值，
Figure DEST_PATH_IMAGE110
表示加密后载体图像的像素值，
Figure DEST_PATH_IMAGE112
表示加密的载体图像；
(2)、将上述加密的含校验码的载体图像
Figure 575843DEST_PATH_IMAGE112
分割成第一加密载体子图像
Figure DEST_PATH_IMAGE114
和第二加密载体子图像
Figure DEST_PATH_IMAGE116
，根据待嵌入的秘密数据对第一加密载体子图像
Figure 502342DEST_PATH_IMAGE006
的像素低三位
Figure 427572DEST_PATH_IMAGE002
进行不同的翻转运算操作，嵌入秘密数据，获得含秘密数据的密文载体图像，如图7所示，具体步骤如下：
 (2-1)、获得嵌入校验码的加密载体图像后，将加密的载体图像
Figure DEST_PATH_IMAGE118
分割成第一加密载体子图像
Figure 714197DEST_PATH_IMAGE114
和第二加密载体子图像；
 (2-2)、将待嵌入的秘密数据按每两比特为一组，依次分割为 [0 0]，[0 1]，[1 0]，[1 1] 四组，其中，[0 0]是第1组，[0 1]是第2组，[1 0]是第3组，[1 1 ]是第4组； 
 (2-3)、将秘密数据嵌入到第一加密载体子图像
Figure 325624DEST_PATH_IMAGE114
，获得含秘密数据的密文载体图像，具体步骤如下：
若待嵌入的秘密数据是第一组，即为[0 0]，则表达式为：
           
Figure DEST_PATH_IMAGE120
                                (12) 
Figure DEST_PATH_IMAGE122
           (13)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE124
表示加密后嵌入秘密数据的第一载体子图像像素的低三位， 
Figure DEST_PATH_IMAGE126
表示加密后嵌入秘密数据的第三位
Figure 56055DEST_PATH_IMAGE038
，
Figure DEST_PATH_IMAGE128
表示加密后嵌入秘密数据的第二位LSB，表示加密后嵌入秘密数据的二进制比特，表示第一子载体图像中像素的横坐标，
Figure 224179DEST_PATH_IMAGE028
表示第一子载体图像中像素的纵坐标，
Figure 790289DEST_PATH_IMAGE024
表示图像像素分解后的二进制比特的位置，
若嵌入的秘密数据是第二组，即为[0 1]，则翻转第一加密载体子图像中的一个像素的最低位
Figure 514849DEST_PATH_IMAGE038
，即，第一加密载体子图像
Figure 636389DEST_PATH_IMAGE114
中一个像素的最低第一位
Figure 6190DEST_PATH_IMAGE038
由“0”翻转为“1”或者由“1”翻转为“0” ，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE132
           (14)
若嵌入的秘密数据是第三组，即为[1 0]，则翻转第一加密载体子图像
Figure 473949DEST_PATH_IMAGE114
中某一个像素的第二位,即，第一加密载体子图像
Figure 879840DEST_PATH_IMAGE114
中某一个的像素的最低第二位
Figure 787753DEST_PATH_IMAGE038
由“0”翻转为“1”或者由“1”翻转为“0” ，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE134
           (15)
若嵌入的秘密数据是第四组，即为[1 1] ，则翻转第一加密载体子图像
Figure 860751DEST_PATH_IMAGE114
中某一个像素的第二位和最低位的
Figure 828707DEST_PATH_IMAGE038
，即，第一加密载体子图像
Figure 924839DEST_PATH_IMAGE114
中某一个像素的第二位和最低一位的后两位
Figure 449493DEST_PATH_IMAGE002
，由“0 0” 翻转为“1 1” 、由“0 1”翻转为“1 0”、由“1 0”翻转为“0 1”或者由“1 1”翻转为“0 0”，其表达式为：
             (16)  
 (3)、将步骤2所述的含秘密数据的密文载体图像
Figure 580260DEST_PATH_IMAGE010
解密，在解密的明文载体图像中提取秘密数据，恢复原来载体图像I，其具体步骤为：
(3-1)、对含有秘密数据的密文载体图像解密，获得包含秘密数据的明文载体图像的像素，如图8所示，其表达式为：
           
Figure DEST_PATH_IMAGE140
                                 (17)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE142
表示包含秘密数据的明文载体图像的像素，表示包含秘密数据的密文载体图像的像素；
 (3-2)、将含有的秘密数据的明文载体图像
Figure 781434DEST_PATH_IMAGE138
分成明文第一子载体图像
Figure DEST_PATH_IMAGE146
和明文第二子载体图像，对明文第二子载体图像
Figure 410867DEST_PATH_IMAGE148
做残差直方图，根据第二子载体子图像
Figure 926162DEST_PATH_IMAGE148
获取第二子
Figure 973753DEST_PATH_IMAGE148
的残差直方图，其表达式为：
                           (18)
(3-3)、将步骤2所述的含秘密数据的明文载体图像解密，在解密的明文域载体图像中提取嵌入的秘密数据，恢复原始载体图像，其具体步骤为：
（3-3-1）、定义原始残差直方图纵坐标的最大值是
Figure 88656DEST_PATH_IMAGE070
，第二高点是，提取校验码的过程具体如下：
如果
Figure 794892DEST_PATH_IMAGE070
等于0，
Figure 275552DEST_PATH_IMAGE072
等于-1，
若（3-2）步骤中获得的残差值是0或者是-1，那么提取的校验码是0，
若（3-2）步骤中获得的残差值是1或者是-2，那么提取的校验码是1；
如果
Figure 833572DEST_PATH_IMAGE070
等于0，
Figure 487408DEST_PATH_IMAGE072
等于1，
若（3-2）步骤中获得的残差值是0或者是1，那么提取的校验码是0，
若（3-2）步骤中获得的残差值是-1或者是2，那么提取的校验码是1；
（3-3-2）、获得全部校验码后，恢复第二载体子图像
Figure 447273DEST_PATH_IMAGE148
的残差直方图。
如果
Figure 98835DEST_PATH_IMAGE070
等于0，
Figure 878572DEST_PATH_IMAGE072
等于-1，那么首先将残差直方图中残差值等于1的残差值减1，然后将残差直方图中残差值大于0的残差值减1，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE152
，                                    （19）
如果
Figure 602944DEST_PATH_IMAGE070
等于0，
Figure 417316DEST_PATH_IMAGE072
等于-1，那么首先将残差直方图中残差值等于-2的残差值加1，然后将残差直方图中残差值小于-1的残差值加1，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE154
，                                   （20）
如果等于0，
Figure 569129DEST_PATH_IMAGE072
等于1，那么首先将残差直方图中残差值等于 2的残差值减1，然后将残差直方图中残差值大于1的残差值减1，其表达式为：
Figure 768029DEST_PATH_IMAGE152
，                                   （21）
如果
Figure 436907DEST_PATH_IMAGE070
等于0，
Figure 243321DEST_PATH_IMAGE072
等于1，那么首先将残差直方图中残差值等于-1的残差值加1，然后将残差直方图中残差值小于0的残差值加1，其表达式为：
Figure 997650DEST_PATH_IMAGE154
                                    （22）
获得恢复的残差直方图后，通过逆运算获得原始第二载体子图像
Figure DEST_PATH_IMAGE156
，逆运算表达式为：                
Figure DEST_PATH_IMAGE158
                        （23）
（3-4）、利用获得的校验码进行秘密数据的提取和第一载体子图像的恢复，按照两
Figure 62558DEST_PATH_IMAGE044
为一组将全部校验码分割，
假设待嵌入的秘密数据时[1 1],由步骤(1-1)获得的第一载体子图像的低三位
Figure 585943DEST_PATH_IMAGE002
是[ 0 0 1]。根据步骤（2-3）定义的翻转规则，秘密数据嵌入后载体低两位
Figure 750208DEST_PATH_IMAGE002
翻转变成了[0 1 0]，其表达式是：
Figure 991834DEST_PATH_IMAGE136
        （24）
按照步骤（1-2）编码规则，[0 0 1]编码后的校验码是[0 1]，根据校验码的编码规则，校验码[0 1]对应步骤（1-1）中的第2组，即原始像素的低三位
Figure 844121DEST_PATH_IMAGE002
为[0 0 1]或者是[1 1 0]。如果按照(2-3)定义的4种翻转运算，则[0 0 1]可能会有4种，即;[0 0 1]、[0 0 0]、[0 1 1]、[0 1 0]，而[1 1 0]的4种
Figure 822758DEST_PATH_IMAGE002
为[1 1 0]、[1 1 1]、[1 0 0]、[1 0 1]。
根据获得的像素的低三位[0 1 0]以及校验码[0 1],得到原始载体像素的低三位
Figure 692811DEST_PATH_IMAGE002
是[0 0 1],嵌入的秘密数据是[1 1]，结合全部的校验码，能够恢复第一载体子图像和正确提取嵌入的秘密数据。
为了验证本发明的效果，采用本发明的基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法所恢复的载体图像（如图9所示）与原始载体图像（如图2所示）相比较，两者完全相同，最终实现得到无损的载体图像。

Claims (2)

1.一种基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法，其具体实现步骤如下：
(1)、将原始载体图像分割成第一载体子图像、第二载体子图像，对第一载体子图像进行编码，编码后得到与第一载体子图像对应的校验码， 将校验码嵌入到第二载体子图像，加密第一载体子图像和嵌入校验码的第二载体子图像，获得加密的包含校验码的密文载体图像                                                
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE001
；
(2)、将上述加密的包含校验码的载体图像
Figure 64916DEST_PATH_IMAGE001
分割成第一加密载体子图像
Figure 397808DEST_PATH_IMAGE002
和第二加密载体子图像
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE003
，根据待嵌入的秘密数据对第一加密载体子图像的象素低三位
Figure 221594DEST_PATH_IMAGE004
进行不同的翻转运算，嵌入秘密数据，获得含秘密数据的密文载体图像；
(3)、将步骤（2）所述的含秘密数据的明文载体图像
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE005
解密，在解密的明文载体图像中提取秘密数据，恢复原始载体图像。
2.根据权利要求书1所叙述的基于载体图像校验码的加密域无损可逆信息隐藏方法，其特征在于，上述步骤(1)所述的将原始载体图像分割成第一载体子图像、第二载体子图像，对第一载体子图像进行编码，编码后得到与第一载体子图像对应的校验码，将校验码嵌入到第二载体子图像；将将校验码嵌入到第二载体子图像，获得加密的包含校验码的密文载体图像，其具体步骤如下：
 (1-1)、将原始载体图像
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE007
分成第一载体子图像和第二载体子图像
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE011
，提取第一载体子图像
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE013
中每个像素，把每个像素分解成8比特二进制数字，其表达式为：
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE015
                 (1)
其中，
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE017
表示第一载体子图像的像素，
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE019
表示像素经过分解后的二进制比特值，k表示像素分解后的二进制比特的位置，表示像素在第一载体子图像中横坐标的位置，
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE023
表示像素在第一载体子图像中纵坐标的位置， 
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE025
表示分割后的第一载体子图像，第一载体子图像像素的低三位
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE027
，其表达式为：
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE029
             (2)
其中，
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE031
表示第一载体子图像
Figure 605673DEST_PATH_IMAGE013
像素的低三位，
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE033
表示像素的第三位
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 201310198542X100001DEST_PATH_IMAGE037
表示像素的第二位
Figure 478000DEST_PATH_IMAGE035
，表示像素的第一位
Figure 215012DEST_PATH_IMAGE035
；
(1-2)、将第一载体子图像
Figure 738398DEST_PATH_IMAGE013
像素的低三位比特编码，编码后得到第一载体子图像
Figure 105925DEST_PATH_IMAGE013
中像素低三位对应的校验码；
 (1-3)、对第二载体子图像相邻像素相减，获得第二载体子图像的残差直方图，其表达式为： 
Figure DEST_PATH_IMAGE041
                               (3)
其中，
Figure 809625DEST_PATH_IMAGE017
表示第二载体子图像
Figure 453096DEST_PATH_IMAGE011
像素值，下标
Figure DEST_PATH_IMAGE043
表示水平方向， 
Figure DEST_PATH_IMAGE045
表示第二载体子图像
Figure 725945DEST_PATH_IMAGE011
中分割后的子块的横坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE047
表示第二载体子图像
Figure 454867DEST_PATH_IMAGE011
中分割后的中分割后的子块的纵坐标，表示图像中像素在子块中的横坐标，
Figure 720632DEST_PATH_IMAGE023
表示图像中像素在子块中的纵坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE051
，
Figure DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure DEST_PATH_IMAGE055
，
Figure DEST_PATH_IMAGE057
,=8，
Figure DEST_PATH_IMAGE061
表示第二载体子图像的列数，
Figure DEST_PATH_IMAGE063
表示第二载体子图像
Figure 120749DEST_PATH_IMAGE011
的行数； 
(1-4)、定义第二载体子图像
Figure 9071DEST_PATH_IMAGE011
的残差直方图中纵坐标的最大值，记为点
Figure DEST_PATH_IMAGE065
，求取第二载体子图像
Figure 891576DEST_PATH_IMAGE011
移动的残差直方图，具体如下：
定义第二载体子图像
Figure 244060DEST_PATH_IMAGE011
的残差直方图中纵坐标的最大值，记为点
Figure 373559DEST_PATH_IMAGE065
，第二载体子图像
Figure 811494DEST_PATH_IMAGE011
的残差直方图中纵坐标的第二最大值，记为
Figure DEST_PATH_IMAGE067
，
根据步骤（1-3）所述的第二载体子图像的残差直方图，确定
Figure 169794DEST_PATH_IMAGE065
等于0， 等于-1或者1，
如果残差直方图中
Figure 755813DEST_PATH_IMAGE067
为-1，那么将残差直方图中残差值0的加1，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE069
，                                         (4) 
如果残差直方图中
Figure 867994DEST_PATH_IMAGE067
为-1，那么将残差直方图中残差值的减1，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE071
，                                        (5)
如果残差直方图中
Figure 92302DEST_PATH_IMAGE067
为1，那么将残差直方图中残差值的减1，其表达式为：
，                                        (6)
如果残差直方图中
Figure 375833DEST_PATH_IMAGE067
为1，那么将残差直方图中残差值的加1，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE073
，                                        (7)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE075
表示嵌入校验码的残差值，下标
Figure DEST_PATH_IMAGE077
 表示水平方向，上标
Figure DEST_PATH_IMAGE079
表示移动操作，
Figure 975311DEST_PATH_IMAGE075
表示第二载体子图像
Figure 3309DEST_PATH_IMAGE011
的移动的残差值；
所采用原始载体图像，其
Figure 122575DEST_PATH_IMAGE065
等于0，而
Figure 312248DEST_PATH_IMAGE067
等于，经过移动操作后，获得第二载体子图像
Figure 212071DEST_PATH_IMAGE011
移动的残差直方图；
 (1-5)、将第一载体子图像
Figure 778182DEST_PATH_IMAGE013
校验码嵌入第二载体子图像
Figure 266801DEST_PATH_IMAGE011
的移动的残差直方图，获得嵌入校验码的第二载体子图像
Figure 627375DEST_PATH_IMAGE011
的移动残差直方图，具体如下：
如果
Figure 14494DEST_PATH_IMAGE065
等于0，
Figure 321978DEST_PATH_IMAGE067
等于-1，那么第一载体子图像
Figure 212574DEST_PATH_IMAGE013
校验码嵌入第二载体子图像
Figure 9629DEST_PATH_IMAGE011
的移动的残差直方图为
Figure DEST_PATH_IMAGE081
   (8)
如果
Figure 805415DEST_PATH_IMAGE065
等于0，
Figure 978908DEST_PATH_IMAGE067
等于1，那么第一载体子图像校验码嵌入第二载体子图像
Figure 957545DEST_PATH_IMAGE011
的移动的残差直方图为：
Figure DEST_PATH_IMAGE083
  (9)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE085
表示嵌入校验码的残差直方图，下标
Figure 991360DEST_PATH_IMAGE077
 表示水平方向，上标 
Figure DEST_PATH_IMAGE087
表示嵌入操作，
Figure 889915DEST_PATH_IMAGE075
表示第二载体子图像
Figure 755103DEST_PATH_IMAGE011
的移动残差值，上标 
Figure DEST_PATH_IMAGE089
表示移动操作，
Figure DEST_PATH_IMAGE091
表示第二载体子图像
Figure 831643DEST_PATH_IMAGE011
的残差值；
（1-6）、对上述第二载体子图像
Figure 415071DEST_PATH_IMAGE011
的残差直方图进行逆运算，获得嵌入校验码的第二载体子图像，逆运算计算式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE093
                                (10)
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE095
表示嵌入校验码的第二子载体图像
Figure 851737DEST_PATH_IMAGE011
的像素值，
Figure DEST_PATH_IMAGE097
表示分割的子块在子图像
Figure 774694DEST_PATH_IMAGE011
中的横坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE099
表示分割的子块在
Figure 84453DEST_PATH_IMAGE011
中的纵坐标， 
Figure 155177DEST_PATH_IMAGE055
，
Figure 413112DEST_PATH_IMAGE057
,=8，
Figure 733552DEST_PATH_IMAGE061
表示第二子载体图像
Figure 963677DEST_PATH_IMAGE011
的列数，
Figure 820774DEST_PATH_IMAGE063
表示第二子载体图像
Figure 515061DEST_PATH_IMAGE011
的行数，
Figure 166622DEST_PATH_IMAGE051
，
Figure 398889DEST_PATH_IMAGE053
，
Figure DEST_PATH_IMAGE101
表示第二载体子图像的像素，
Figure 794098DEST_PATH_IMAGE085
表示嵌入校验码的第二载体子图像的残差值，下标
Figure 342891DEST_PATH_IMAGE077
 表示水平方向，上标 
Figure 368616DEST_PATH_IMAGE087
表示嵌入操作；    
（1-7）、将第一载体子图像和嵌入校验码的第二载体子图像生成包含校验码的载体图像加密，加密成含校验码的密文载体图像，其表达式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE103
                 (11) 
其中，i表示第二子载体图像中像素的横坐标，j表示载体图像中像素的纵坐标，
Figure DEST_PATH_IMAGE105
表示嵌入校验码的载体图像，
Figure DEST_PATH_IMAGE107
表示嵌入校验码的载体图像的像素值，
Figure DEST_PATH_IMAGE109
表示加密后载体图像的像素值，
Figure DEST_PATH_IMAGE111
表示加密的载体图像。
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