CN103810665A - 一种信息隐藏、提取的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种信息隐藏、提取的方法及装置,包括:统计图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内。本发明利用峰值点作为参考点,利用峰值点的左右相邻点进行信息隐藏,这样就可以避免传输额外信息(峰值点),提取秘密信息时可以直接根据直方图得出峰值点(因为峰值点没有发生变化),提供了嵌入秘密信息的安全性。在此基础上,使用了局部化,使得更多的像素点参与到信息嵌入的过程中,大大增加了隐藏信息的容量使得最后的嵌入容量。
Description
技术领域
本发明涉及通讯技术领域,特别是涉及一种信息隐藏、提取的方法及装置。
背景技术
目前,随着因特网的普及,网络已经成为主要的通讯手段。各种机密信息,包括国家安全信息、军事信息、私密信息(如信用卡账号)等都需要通过网络进行传输。但互联网是一个开放的环境,在其上传输的秘密信息关系着国家安全、经济发展和个人稳私等方方面面的安全,所以信息安全在当今变得越来越重要。为了能更好的保证通信的安全性,人们提出了一种新的关于信息安全的概念—信息隐藏。
信息隐藏就是将秘密信息隐藏到看上去普通的信息(如数字图像)中进行传送的方法。信息隐藏不同于传统的加密,传统的加密通过加密技术给信息加密,将原文通过某种数学映射变为密文。信息隐藏的目的不在于限制正常的资料存取,而在于把机密信息隐藏于可以公开的信息载体之中。信息载体可以是任何一种多媒体数据,如音频,视频,图像,甚至文本数据等,被隐藏的机密信息也可以是任何形式,其结果保证了隐藏数据不被侵犯和引起重视,防止第三方从信息载体中发现及检测出机密信息。
信息隐藏分为两个重要分支,即隐写术和数字水印。隐写术主要是用于机密信息通信,数字水印则是为了保护数字多媒体的版权。隐写术主要是对秘密信息进行隐藏,将其隐藏于普通的载体中,然后进行传送,降低秘密信息的受关注度,使得信息通信更加安全可靠;数字水印则是给视频、图像中加入不可视水印,以便检查盗版和保护版权。信息隐藏有着广泛的应用前景,如电子商务中的电子交易保护、保密通信、版权保护、拷贝控制和操作跟踪、认证和签名等各个方面。更为普遍的则是应用到人们的日常生活中,如用手机发短信,直接发送很可能被接收者以外的人窃取,从而得知你们之间的通话内容,这时可以将想要说的“悄悄话”隐藏到一幅很普通的图像中,然后传送,这样就可以实现隐秘通信。在军事上,信息隐藏也有着重要的用途,可以将军事机密信息加密后隐藏到一幅普通不易受怀疑的图像中,从而达到隐秘通信而不被敌人知晓,这在军事上有着重大的意义。信息隐藏技术使得通信安全性大大提高,不论在军事还是日常生活都能发挥巨大的作用,所以对信息隐藏算法研究具有不可估量的现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种信息隐藏、提取的方法及装置,用以解决现有技术中信息需要隐藏的问题。
为解决上述技术问题,一方面,本发明提供一种信息隐藏方法,包括:
统计图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内。
进一步,将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点。
进一步,将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内,具体包括:
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-1)的点进行左移,即将其像素值减1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+1,255)的点进行右移,即将其像素值加1;
对于图像或图像块中像素值等于p-1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值减1;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p+1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值加1。
另一方面,本发明还提供一种信息提取方法,包括:
统计接收到的图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息。
进一步,将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点。
进一步,从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息,具体包括:
从图像或图像块中像素值等于p+2的点中提取信息1,并将其像素值减1;或者,从图像或图像块中像素值等于p+1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,并保持其像素值不变;
从图像或图像块中像素值等于p-2的点中提取信息1,并将其像素值加1;或者,从图像或图像块中像素值等于p-1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-2)的点进行右移,即将其像素值加1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+2,255)的点进行左移,即将其像素值减1。
再一方面,本发明还提供一种信息隐藏装置,包括:
峰值获取模块,用于统计图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
信息隐藏模块,用于将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内。
进一步,所述峰值获取模块还用于:
将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
所述信息隐藏模块还用于:
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-1)的点进行左移,即将其像素值减1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+1,255)的点进行右移,即将其像素值加1;
对于图像或图像块中像素值等于p-1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值减1;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p+1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值加1。
再一方面,本发明还提供一种信息提取装置,包括:
峰值获取单元,用于统计接收到的图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
信息提取单元,用于从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息。
进一步,所述峰值获取单元还用于:
将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
所述信息提取单元还用于:
从图像或图像块中像素值等于p+2的点中提取信息1,并将其像素值减1;或者,从图像或图像块中像素值等于p+1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,并保持其像素值不变;
从图像或图像块中像素值等于p-2的点中提取信息1,并将其像素值加1;或者,从图像或图像块中像素值等于p-1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-2)的点进行右移,即将其像素值加1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+2,255)的点进行左移,即将其像素值减1。
本发明有益效果如下:
本发明利用峰值点作为参考点,利用峰值点的左右相邻点进行信息隐藏,这样就可以避免传输额外信息(峰值点),提取秘密信息时可以直接根据直方图得出峰值点(因为峰值点没有发生变化),提供了嵌入秘密信息的安全性。在此基础上,使用了局部化,使得更多的像素点参与到信息嵌入的过程中,大大增加了隐藏信息的容量使得最后的嵌入容量。
附图说明
图1是本发明实施例中一种信息隐藏方法的流程图;
图2是本发明实施例中一种信息提取方法的流程图;
图3是本发明实施例中为处于峰值点左相邻点和0之间的像素点以及峰值点右相邻点和255之间像素点移动后的直方图;
图4是本发明实施例中利用峰值点左右相邻点进行信息嵌入后的直方图。
具体实施方式
以下结合附图以及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不限定本发明。
如图1所示,本发明实施例涉及一种信息隐藏方法,包括:
步骤S101,统计图像(载体图像)中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值(灰度值)p对应的点;
本步骤中,为了使更多的点(像素值)参与信息隐藏,从而使得隐藏信息的容量大大增加,还可以对载体图像进行分块。假设载体图像I为8比特、N×N大小的灰度图像,将其分成不互相重叠的大小为h×w的多个图像块B。图像块B的个数等于载体图像I的大小除以图像块B的大小。嵌入容量(隐藏信息的容量)主要跟峰值点个数有关,分成小图像块以后,因为每个图像块峰值不一样,这样就可以使得更多的不同的点参与信息嵌入。
对分块后得到的每个图像块B,先得到其直方图,然后根据直方图获取此图像块B的峰值p。获取直方图时,可以对图像块B中包含的各个像素值点的个数进行统计,例如,像素值1的点有多少个,像素值2的点有多少个,以此类推,根据统计的数据得到直方图。图像块B的峰值p就是图像块B中统计的个数最多的像素值p。
步骤S102,将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内。
本步骤中,以图像块B峰值p作为参考点,利用峰值左相邻点p-1和峰值右相邻点p+1,进行信息嵌入。
为了给信息嵌入提供空间,进行一下操作:
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-1)的点进行左移,即将其像素值减1;
B′i,j=Bi,j-1,0<Bi,j<p-1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+1,255)的点进行右移,即将其像素值加1;
B′i,j=Bi,j+1,p+1<Bi,j<255。
峰值点左相邻点和0之间的像素点以及峰值点右相邻点和255之间像素点移动后的直方图如图3所示,图3中,横坐标是像素值,纵坐标是像素值对应的点出现(图像块包含该像素值的个数)的次数。可见,移动后,p-2、p-1、p+1、p+2可以用于信息嵌入,即,对信息进行隐藏。下面介绍信息嵌入的方法:
对于图像或图像块中像素值等于p-1的点,当待隐藏的信息是0(嵌入秘密比特s为0),则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1(嵌入秘密比特s为1),则将其像素值减1;
B′i,j=Bi,j-s,Bi,j=p-1,s=0或1;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,保持其像素值不变;
B′i,j=Bi,j,Bi,j=p;
对于图像或图像块中像素值等于p+1的点,当待隐藏的信息是0(嵌入秘密比特s为0),则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1(嵌入秘密比特s为1),则将其像素值加1;
B′i,j=Bi,j+s,Bi,j=p+1,s=0或1。
利用峰值点左右相邻点进行信息嵌入后的直方图如图4所示,图4中,横坐标是像素值,纵坐标是像素值对应的点出现(图像块包含该像素值的个数)的次数。可见,利用峰值点左右相邻点进行信息嵌入,峰值点自身不在发生变化,可以根据图像提取其峰值点,而不再需要传输峰值点,因此,提高了安全性。
由于图像块B中包含多个峰值p,则对每一个峰值p都进行信息隐藏之后,得到嵌入信息后的图像块B′,B′i,j为图像块B′处于(i,j)位置的像素点。然后对所有图像块进行信息嵌入,由这些嵌入信息后的图像块组成嵌入信息后的载体图像I′,将载体图像I′发送给接收者,则可实现对隐藏信息的发送。
如图2所示,本发明实施例还涉及一种信息提取方法,包括:
步骤S201,统计接收到的图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
本步骤中,首先需要判断是否要对接收到的嵌入信息的载体图像I′进行分块,如果接收到的嵌入信息的载体图像I′是经过分块处理的,则将接收到的接收到的嵌入信息的载体图像I′,分成互相不重叠的大小为h×w的多个图像块B′;如果接收到的嵌入信息的载体图像I′没有经过分块处理,则直接将接收到的接收到的嵌入信息的载体图像I′进行后续处理。由于对图像块B′和对载体图像I′进行后续处理的方法相同,只是对载体图像I′进行后续处理不需要再将多个图像块I′组合成载体图像I′,因此,以下针对图像块B′进行介绍后续处理方法。
获取直方图及峰值,对分块后每个图像块B′,先得到其直方图。由于嵌入秘密信息时,峰值点自身并没有发生变化,所以图像块B′的峰值点与嵌入信息前的图像块B一样,峰值为p。
步骤S202,从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息。
本步骤,具体包括:
从图像或图像块中像素值等于p+2的点中提取信息1,并将其像素值减1;或者,从图像或图像块中像素值等于p+1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;由于隐藏信息时,信息要么是0,要么是1,因此,两个点只有一个点包含有信息,所以,提取时,也只提取一个点的信息。
s=0,B′i,j=p+1,OBi,j=B′i,j;或者,
s=1,B′i,j=p+2,OBi,j=B′i,j-1;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,并保持其像素值不变;
B′i,j=p,OBi,j=B′i,j;
从图像或图像块中像素值等于p-2的点中提取信息1,并将其像素值加1;或者,从图像或图像块中像素值等于p-1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
s=0,B′i,j=p-1,OBi,j=B′i,j;或者,
s=1,B′i,j=p-2,OBi,j=B′i,j+1;
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-2)的点进行右移,即将其像素值加1;
0<B′i,j<p-2,OBi,j=B′i,j+1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+2,255)的点进行左移,即将其像素值减1。
p+2<B′i,j<255,OBi,j=B′i,j-1。
得到恢复后的原始载体图像块OB,OBi,j为图像块OB处于(i,j)位置的像素点,B′i,j为图像块B′处于(i,j)位置的像素点。直到所有图像块B′都提取信息完毕后,就得到了秘密信息,并且恢复了原始的载体图像。
另外,本发明实施例还涉及一种信息隐藏装置,包括:
峰值获取模块,用于统计图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
信息隐藏模块,用于将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内。
其中,所述峰值获取模块还用于:
将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
所述信息隐藏模块还用于:
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-1)的点进行左移,即将其像素值减1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+1,255)的点进行右移,即将其像素值加1;
对于图像或图像块中像素值等于p-1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值减1;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p+1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值加1。
本发明实施例还涉及一种信息提取装置,包括:
峰值获取单元,用于统计接收到的图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
信息提取单元,用于从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息。
其中,所述峰值获取单元还用于:
将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
所述信息提取单元还用于:
从图像或图像块中像素值等于p+2的点中提取信息1,并将其像素值减1;或者,从图像或图像块中像素值等于p+1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,并保持其像素值不变;
从图像或图像块中像素值等于p-2的点中提取信息1,并将其像素值加1;或者,从图像或图像块中像素值等于p-1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-2)的点进行右移,即将其像素值加1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+2,255)的点进行左移,即将其像素值减1。
本发明利用峰值点作为参考点,利用峰值点的左右相邻点进行信息隐藏,这样就可以避免传输额外信息(峰值点),提取秘密信息时可以直接根据直方图得出峰值点(因为峰值点没有发生变化),提供了嵌入秘密信息的安全性。在此基础上,使用了局部化,使得更多的像素点参与到信息嵌入的过程中,大大增加了隐藏信息的容量使得最后的嵌入容量。
尽管为示例目的,已经公开了本发明的优选实施例,本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的,因此,本发明的范围应当不限于上述实施例。
Claims (10)
1.一种信息隐藏方法,其特征在于,包括:
统计图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内。
2.如权利要求1所述的信息隐藏方法,其特征在于,将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点。
3.如权利要求1或2所述的信息隐藏方法,其特征在于,将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内,具体包括:
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-1)的点进行左移,即将其像素值减1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+1,255)的点进行右移,即将其像素值加1;
对于图像或图像块中像素值等于p-1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值减1;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p+1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值加1。
4.一种信息提取方法,其特征在于,包括:
统计接收到的图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息。
5.如权利要求4所述的信息提取方法,其特征在于,将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点。
6.如权利要求4或5所述的信息提取方法,其特征在于,从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息,具体包括:
从图像或图像块中像素值等于p+2的点中提取信息1,并将其像素值减1;或者,从图像或图像块中像素值等于p+1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,并保持其像素值不变;
从图像或图像块中像素值等于p-2的点中提取信息1,并将其像素值加1;或者,从图像或图像块中像素值等于p-1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-2)的点进行右移,即将其像素值加1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+2,255)的点进行左移,即将其像素值减1。
7.一种信息隐藏装置,其特征在于,包括:
峰值获取模块,用于统计图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
信息隐藏模块,用于将待隐藏的信息隐藏到所述峰值p左右两侧的点内。
8.如权利要求7所述的信息隐藏装置,其特征在于,所述峰值获取模块还用于:
将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
所述信息隐藏模块还用于:
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-1)的点进行左移,即将其像素值减1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+1,255)的点进行右移,即将其像素值加1;
对于图像或图像块中像素值等于p-1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值减1;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p+1的点,当待隐藏的信息是0,则保持其像素值不变;当待隐藏的信息是1,则将其像素值加1。
9.一种信息提取装置,其特征在于,包括:
峰值获取单元,用于统计接收到的图像中各个像素值的个数,得到直方图,根据直方图获取所述图像中的峰值p,其中,所述峰值p是所述图像中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
信息提取单元,用于从所述峰值p左右两侧的点内提取隐藏的信息。
10.如权利要求9所述的信息提取装置,其特征在于,所述峰值获取单元还用于:
将所述图像划分为互不重叠的多个图像块,统计每个图像块中各个像素值的个数,得到每个图像块对应的直方图;根据直方图获取该图像块中的峰值p,其中,所述峰值p是该图像块中重复出现次数最多的像素值p对应的点;
所述信息提取单元还用于:
从图像或图像块中像素值等于p+2的点中提取信息1,并将其像素值减1;或者,从图像或图像块中像素值等于p+1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
对于图像或图像块中像素值等于p的点,并保持其像素值不变;
从图像或图像块中像素值等于p-2的点中提取信息1,并将其像素值加1;或者,从图像或图像块中像素值等于p-1的点中提取信息0,并保持其像素值不变;
将图像或图像块中所有像素值处于(0,p-2)的点进行右移,即将其像素值加1;
将图像或图像块中所有像素值处于(p+2,255)的点进行左移,即将其像素值减1。
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