CN104537601A - 一种基于九宫格的灰度图像空域隐写方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于九宫格的灰度图像空域隐写方法，该方法构造九宫像素点块模板，根据九宫格像素点块模板得到待处理图像每一像素点对应数值序列，计算图像每一像素点数值序列的标准差并排序，根据秘钥选择N个由大到小排列的标准差值所对应的像素点在图像中的位置进行LSB匹配嵌入得到隐写图像。该方法本发明选取了图像中高频区域如边缘、纹理位置进行秘密信息的嵌入，具有很强的抗攻击能力。

Description

一种基于九宫格的灰度图像空域隐写方法

技术领域

本发明涉及图像信息隐写技术领域，更具体地，涉及一种基于九宫格的灰度图像空域隐写方法。

背景技术

随着信息时代的到来，带来通信便利的同时，也给信息安全提出新的挑战。无论政府与个人，在通信过程中总有一些重要的敏感信息不希望被第三方发现、截获；流传网络的图像、视频等多媒体数据需要版权保护；新兴电子商务数据如何确认真实等。

隐写术是一种典型的实现隐秘通信的技术。它利用某些公开的信息进行秘密信息隐藏，使得第三方不会察觉到秘密信息的存在。现代信息隐藏技术的基本特点有：不可察觉性、鲁棒性、更大的隐藏容量。隐写术在信息安全保障体系的诸多方面发挥着重要的作用，主要有：数据保密通信、身份认证、数字作品版权保护与盗版鉴定以及完整性、真实性鉴定与内容回复等。

在数字图像中，最典型的隐写术都是基于图像像素最低有效位LSB进行信息隐藏的，由于LSB在各个方面中对图像像素的影响最小，可以任意地用隐秘信息比特进行替换或修改，得到的隐写图像不被其他人所察觉。现有技术中，最简单的隐写方法是LSB替换和LSB匹配，但这两种方法都能够较容易地利用特征进行分类检测，因为它们都任意地选择需要嵌入的信息位置，对原图像造成很大的扰动，特别是在图像比较平滑的区域，攻击者容易利用简单的模型进行描述隐写前后图像的差别，从而进行隐写图像的检测，它们的安全性都不是非常理想。

发明内容

本发明提供一种较安全的灰度图像空域隐写方法。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案如下：

一种基于九宫格的灰度图像空域隐写方法，包括以下步骤：

S1：构造一个3×3大小的九宫格像素点块模板，其中每一宫格是一个小的正方形，表示一个像素，九个宫格构成一个大的正方形，令构成该大正方形每一条边的三个宫格的像素值的和为15，分别对该大正方形旋转90°,180°,270°得到包括该大正方形在内的四个方向的九宫格像素点块模板（M0，M1，M2，M3）；

S2：对于需要隐写的任一图像H，遍历图像H中的每一个像素点，取得由其8邻域像素以及本身构成的3×3大小的九宫格像素块，将该九宫格像素块构成的正方形的四条边上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到16个数值，将该九宫格像素块构成的正方形的两条对角线上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到8个数值，将该九宫格像素块构成的正方形的两条中线上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到8个数值，图像H中每一像素点对应得到32个数值；

S3：根据S2的方法，计算图像H中每一个像素点对应的32个的数值的标准差，并将计算得到的标准差按从大到小的方式排序得到标准差序列A；

S4：根据待隐写的信息嵌入率计算图像H中需要修改的像素个数N，在序列A中选择N个由大到小排列的标准差值所对应的像素位置值作为图像H中待嵌入隐秘信息的位置序列P；

S5：遍历P中所有的像素位置，根据隐秘信息进行LSB匹配嵌入获得图像H的隐写图像。

本发明在步骤S3中计算每个像素点对应的标准差时，由于九宫格8条边上每3个宫格的数值和都为15，若该像素点处于平坦区域即低频区域，则所选取的领域像素值相近，步骤S2中根据九宫格各条边所计算出的32个数值的标准差则趋向于0，相反地，若步骤S2中求得的每个像素点所对应的标准差越大，说明该像素点越趋向于处在高频区域如边缘或者纹理区域，而对边缘或者纹理区域的像素点进行隐写对图像本身的质量影响更小。

进一步地，所述步骤S5的处理过程如下：

S6：通过第一隐写秘钥Y1选取P中的像素位置对应的像素点得到像素集{c_i,j}；

S7：对每一个像素c_i,j，当其LSB值与要嵌入的秘密信息比特相同，不对其更改，否则，执行S8；

S8：对每一个像素ci,j通过第二隐写秘钥Y2产生一个伪随机数n，n∈{0,1}，若n=1或者ci,j=0，则原像素ci,j值加1，若n=0或者ci,j=255，则原像素ci,j值减1。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明中选取九宫格各条边计算出的32个数值的标准差值较大的像素点来进行隐写，由于标准差越大的像素点越趋向于处在高频区域如边缘或者纹理区域，对这些像素点进行隐写对图像整体的质量影像较小，因此本发明更倾向于选择图像中高频区域进行秘密信息的嵌入的方法，具有较强安全性。

附图说明

图1 为本发明中本发明的步骤流程图；

图2 为本发明中使用的九宫格和图像像素块示意图；

图3为本发明中使用的测试图像于被修改的像素位置对照图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1所示，一种基于九宫格的灰度图像空域隐写方法，包括以下步骤：

S1：构造一个3×3大小的九宫格像素点块模板，其中每一宫格是一个小的正方形，表示一个像素，九个宫格构成一个大的正方形，令构成该大正方形每一条边的三个宫格的像素值的和为15，分别对该大正方形旋转90°,180°,270°得到包括该大正方形在内的四个方向的九宫格像素点块模板（M0，M1，M2，M3），本实施例中如图2（a）所示，从顺时针开始数沿着九个宫格构成一个大的正方形的边上的每一个宫格的像素值分别是4、9、2、7、6、1、8和3，很明显大正方每条边上的3个宫格内的像素值和为15；

S2：对于需要隐写的任一图像H，遍历图像H中的每一个像素点，取得由其8邻域像素以及本身构成的3×3大小的九宫格像素块，将该九宫格像素块构成的正方形的四条边上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到16个数值，将该九宫格像素块构成的正方形的两条对角线上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到8个数值，将该九宫格像素块构成的正方形的两条中线上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到8个数值，图像H中每一像素点对应得到32个数值，本实施例中如图2（b）所示，分别把3×3   构成的正方形边上（包括斜边和中线，共8条）的3个像素点进行点乘相加，有                                                 ，得到8个数值。4个模板，一共32个数值；

S3：根据S2的方法，计算图像H中每一个像素点对应的32个的数值的标准差，并将计算得到的标准差按从大到小的方式排序得到标准差序列A；

S4：根据待隐写的信息嵌入率计算图像H中需要修改的像素个数N，在序列A中选择N个由大到小排列的标准差值所对应的像素位置值作为图像中待嵌入隐秘信息的位置序列P，本实施例中隐写的信息嵌入率取0.4；

S5：遍历P中所有的像素位置，根据隐秘信息进行LSB匹配嵌入获得图像H的隐写图像。

本实施例中，对计算出的32个数值的标准差值较大的像素点来进行隐写，由于标准差越大的像素点越趋向于处在高频区域如边缘或者纹理区域，对这些像素点进行隐写对图像整体的质量影像较小，具有较强安全性。

步骤S5的处理过程如下：

S51：通过第一隐写秘钥Y1选取P中的像素位置对应的像素点得到像素集{c_i,j}；

S52：对每一个像素c_i,j，当其LSB值与要嵌入的秘密信息比特相同，不对其更改，否则，执行S8；

S53：对每一个像素c_i,j通过第二隐写秘钥Y2产生一个伪随机数n，n∈{0,1}，若n=1或者c_i,j=0，则原像素c_i,j值加1，若n=0或者c_i,j=255，则原像素c_i,j值减1。

如图3所示，该基于九宫格的灰度图像空域隐写方法的实验效果。图3（a）为待处理的图像，图3（b）经过该隐写方法处理后的结果，从图中可以明显地看出隐写效果比较理想。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于九宫格的灰度图像空域隐写方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：构造一个3×3大小的九宫格像素点块模板，其中每一宫格是一个小的正方形，表示一个像素，九个宫格构成一个大的正方形，令构成该大正方形每一条边的三个宫格的像素值的和为15，分别对该大正方形旋转90°,180°,270°得到包括该大正方形在内的四个方向的九宫格像素点块模板（M0，M1，M2，M3）；

S2：对于需要隐写的任一图像H，遍历图像H中的每一个像素点，取得由其8邻域像素以及本身构成的3×3大小的九宫格像素块，将该九宫格像素块构成的正方形的四条边上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到16个数值，将该九宫格像素块构成的正方形的两条对角线上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到8个数值，将该九宫格像素块构成的正方形的两条中线上的三个宫格对应的像素值分别与模板（M0，M1，M2，M3）对应位置宫格的像素值进行点乘相加得到8个数值，图像H中每一像素点对应得到32个数值；

S3：根据S2的方法，计算图像H中每一个像素点对应的32个的数值的标准差，并将计算得到的标准差按从大到小的方式排序得到标准差序列A；

S4：根据待隐写的信息嵌入率计算图像H中需要修改的像素个数N，在序列A中选择N个由大到小排列的标准差值所对应的像素位置值作为图像中待嵌入隐秘信息的位置序列P；

S5：遍历P中所有的像素位置，根据隐秘信息进行LSB匹配嵌入获得图像H的隐写图像。

2.根据权利要1所述的基于九宫格的灰度图像空域隐写方法，其特征在于，所述步骤S5的处理过程如下：

S6：通过第一隐写秘钥Y1选取P中的像素位置对应的像素点得到像素集{c_i,j}；

S7：对每一个像素c_i,j，当其LSB值与要嵌入的秘密信息比特相同，不对其更改，否则，执行S8；

S8：对每一个像素c_i,j通过第二隐写秘钥Y2产生一个伪随机数n，n∈{0,1}，若n=1或者c_i,j=0，则原像素c_i,j值加1，若n=0或者c_i,j=255，则原像素c_i,j值减1。