CN106875324A - 基于sbde的无损图像信息隐藏方法 - Google Patents

基于sbde的无损图像信息隐藏方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106875324A
CN106875324A CN201710064949.1A CN201710064949A CN106875324A CN 106875324 A CN106875324 A CN 106875324A CN 201710064949 A CN201710064949 A CN 201710064949A CN 106875324 A CN106875324 A CN 106875324A
Authority
CN
China
Prior art keywords
image
subgraph
carrier
order
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710064949.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106875324B (zh
Inventor
汪维清
汪维富
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University
Original Assignee
Southwest University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University filed Critical Southwest University
Priority to CN201710064949.1A priority Critical patent/CN106875324B/zh
Publication of CN106875324A publication Critical patent/CN106875324A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106875324B publication Critical patent/CN106875324B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/0021—Image watermarking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/46—Embedding additional information in the video signal during the compression process
    • H04N19/467—Embedding additional information in the video signal during the compression process characterised by the embedded information being invisible, e.g. watermarking
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2201/00—General purpose image data processing
    • G06T2201/005—Image watermarking
    • G06T2201/0053—Embedding of the watermark in the coding stream, possibly without decoding; Embedding of the watermark in the compressed domain

Abstract

本发明提出了一种基于重要信息位差分扩展（SBDE）的无损图像信息隐藏方法。隐藏信息提取后，能无损地复原原始图像。同时，对非恶意攻击也具有一定抗击能力。本发明首先将载体图像分成高位和低位子图像，然后计算高位图像像素对差分，通过平移差分将待隐藏数据嵌入在高位图像中。差分的平移量和平移规则是固定的，隐藏的无损性得到了保障。由于图像分成了高位和低位部分，即使出现了对低位图像的非恶意攻击，高位图像也不受影响，这就实现了方法的健壮性。接收端将接收的图像分解，从高位子图像中提取秘密信息，再将低位子图像叠加重构载体图像。本发明具有隐藏容量大、抗压能力强和实现复杂度低的优点，最大相对隐藏容量可达0.8bpp。

Description

基于SBDE的无损图像信息隐藏方法
技术领域
本发明涉及一种图像信息隐藏方法，特别涉及一种具有鲁棒性的高容量的图像信息隐藏的方法。属于信息安全，保密通信与多媒体应用领域。
背景技术
随着 Internet 的迅速发展和广泛应用，信息安全问题日益突出，信息隐藏技术作为一种新兴技术，已成为信息安全领域的一个重要组成部分。在信息安全领域，存在一种需求：将某种特殊信息隐藏在图像中，该特殊信息用来作为所有权或认证的标志，或作为保密通信数据。采用现有的加密技术处理图像产生的是不可读的文件，而在信息安全、保密通信与多媒体应用领域要求原图像必须是可读和可见的, 因此现有的加密技术不适合以图像为载体的信息隐藏。采用现有的方法，以图像为载体的信息隐藏存在3个问题：1、隐藏信息使图像载体数据量发生变化，2、隐藏信息不具有抗干扰或攻击能力。
本发明涉及一种图像信息隐藏方法，特别涉及一种具有鲁棒性的高容量的图像信息隐藏的方法。属于信息安全，保密通信与多媒体应用领域。如何既能够提高容量，又能够减小或者保持图像的质量，这也是信息隐藏设计者必须所面临的问题。针对高容量的信息隐藏, 研究者提出一些算法，取得一定成果，但有待进一步提高。最低有效位（LSB）隐藏方法是最简单的一种信息隐藏方法，它用待隐藏的信息比特直接替换载体图像的最低有效位，隐藏容量可以达到1/8，但是没有抗压缩能力，经过数据压缩后，隐藏的秘密信息无法正确恢复。最高有效位（MSB）方法是一种无法使用的信息隐藏方法，它用待隐藏的信息比特直接替换载体图像的最高有效位，不考虑载体质量则隐藏容量可以达到1/8，且具有一定的抗压缩能力，但是该方法完全破坏了载体图像，即使不经过数据压缩等处理，也无法恢复载体图像。随后学者提出的数字水印方法(LDT)，进一步提高了容量，基于直方图的可逆信息隐藏方法(HMPD)，通过修改直方图来隐藏信息，利用直方图和整数变化，提出的大容量可逆的水印方法(EGIT)，以及自适应的信息隐藏方法(ARW)，虽然进一步提高隐藏的容量，而获得较低的图像失真，但其容量和图像质量仍有待于提高。BBE方法将原始图像的二进制低位平面嵌入到高位平面，然后再将信息嵌入在低位平面中。提高了嵌入容量，但含密图像只要经受一点点的攻击，无法正确提取隐藏信息，鲁棒性较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：1、隐藏信息使图像载体数据量发生变化， 2、隐藏信息不具有抗干扰或攻击能力。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是提供一种基于重要信息位差分扩展（SBDE）的无损图像信息隐藏方法。该方法的实现步骤如下：
(1)将载体图像分解为高位和低位2幅子图像，子图像与载体图像大小相同，从中选择高位载体子图像用于隐藏秘密信息；
(2)对高位图像每行按照从左至右的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；
(3)对高位图像第1列按照从上至下的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；
(4) 将秘密信息转化为二进制码流并采用平移差分值的信息隐藏方法嵌入高位载体子图像中，得到含密载体子图像；
(5)将所有含密高位载体子图像和地位子图像叠加重构成一幅含密图像进行传输；
(6)接收端将含密图像按照同样方法分解得到含密高位载体子图像和低位子图像，并从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息；
(7)将提取信息后复原的高位子图像与低位子图像进行叠加重构得到完整的载体图像。
所述步骤（1）中所述的将载体图像分解为高位子图像IHSB和低位子图像ILSB的计算式为：
QUOTE 和 QUOTE ，其中n为像素二进制位平面。然后选取相关性大的高位子图像IHSB作为载体子图像。
所述步骤（2）中所述的扫描顺序，像素对的差分计算式为： QUOTE ，其中 QUOTE， QUOTE ，h与w分别为图像的高和宽。
所述步骤（3）中所述的扫描顺序，像素对的差分计算式为： QUOTE ，其中 QUOTE ，h为图像的高。
所述步骤（4）中所述的秘密信息转化为二进制码流的方法为：把秘密信息按位重复r 次并进行置乱处理转化为二进制码流，其中r 为大于等于1 的奇数。
步骤所述（4）中所述的密码信息嵌入计算式分别为：
其中， QUOTE,QUOTE 。
其中， QUOTE 。上两式中a, b分别为差分d(i,j)中统计量最大的两个数，且满足a<b， QUOTE ，t为嵌入信息位。
所述步骤（5）中所述含密图像的重构的计算式为： QUOTE
所述步骤（6）中所述含密图像的分解同权利要求2相同。
所述步骤（6）中所述从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息的计算式分别为：
其中， QUOTE
其中， QUOTE， QUOTE 。上两式中S(K)为提取出的第k个密码信息位。
所述步骤（6）中所述从含密高位载体子图像中回复的高位载体子图像的计算式分别为：
其中， QUOTE
其中， QUOTE ， QUOTE。
所述步骤（7）中所述重构载体图像的计算式为：
。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明突破了常规信息隐藏算法的局限性，采用国内外公认无法应用于信息隐藏领域的最高位替换方法，在嵌入过程中首先将载体图像分成两个独立在子图像，利用高位载体子图像的高相关性解决隐藏容量、鲁棒性，大大改善了隐藏方法的性能；
(2)本发明在嵌入好信息后，再将含密高位载体子图像和低位子图像叠加成完整的含密图像，没有隐藏信息的低位子图像即使损伤，隐藏的秘密信息恢复并不受影响，具有高质量和抗攻击能力；
(3)本发明技术方案独特，实现方式简单，实现复杂度远远低于常规空域、变换域信息隐藏方法，实用性大大提高；
(4)本发明的隐藏方法可根据需要来设置隐藏容量，且可选择范围较大，具有容量可控、调节灵活、使用方便等优点。
图1基于SBDE的无损图像信息隐藏方法为本发明流程图。

Claims (2)

1.基于SBDE的无损图像信息隐藏方法，其特征在于步骤如下：
(1)将载体图像分解为高位和低位2幅子图像，子图像与载体图像大小相同，从中选择高位载体子图像用于隐藏秘密信息；
(2)对高位图像每行按照从左至右的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；
(3)对高位图像第1列按照从上至下的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；
(4) 将秘密信息转化为二进制码流并采用平移差分值的信息隐藏方法嵌入高位载体子图像中，得到含密载体子图像；
(5)将所有含密高位载体子图像和地位子图像叠加重构成一幅含密图像进行传输；
(6)接收端将含密图像按照同样方法分解得到含密高位载体子图像和低位子图像，并从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息；
(7)将提取信息后复原的高位子图像与低位子图像进行叠加重构得到完整的载体图像。
2.根据权利要求1 所述的基于SBDE的无损图像信息隐藏方法，其特征在于：
1) 所述步骤(1)及所述步骤(6)中所述的将载体图像分解为高位子图像IHSB和低位子图像ILSB的计算式为：
和，其中n为像素二进制位平面，然后选取相关性大的高位子图像IHSB作为载体子图像；
2) 所述步骤(2)中所述的扫描顺序，像素对的差分计算式为：，其中，h与w分别为图像的高和宽；
3) 所述步骤(3)中所述的扫描顺序，像素对的差分计算式为：，其中，h为图像的高；
4) 所述步骤(4)中所述的秘密信息转化为二进制码流的方法为：把秘密信息按位重复r 次并进行置乱处理转化为二进制码流，其中r 为大于等于1 的奇数；密码信息嵌入计算式分别为：
其中， ；
及
，其中，，上两式中a, b分别为差分d(i,j)中统计量最大的两个数，且满足a<b，，t为嵌入信息位；
5) 所述步骤(5)中所述含密图像的重构的计算式为：；
6) 所述步骤(6)中所述从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息的计算式分别为：
其中，
其中，，上两式中S(K)为提取出的第k个密码信息位；
从含密高位载体子图像中回复的高位载体子图像的计算式分别为：
其中，
其中，；
7) 所述步骤(7)中所述重构载体图像的计算式为：
。
CN201710064949.1A 2017-02-05 2017-02-05 基于sbde的无损图像信息隐藏方法 Expired - Fee Related CN106875324B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710064949.1A CN106875324B (zh) 2017-02-05 2017-02-05 基于sbde的无损图像信息隐藏方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710064949.1A CN106875324B (zh) 2017-02-05 2017-02-05 基于sbde的无损图像信息隐藏方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106875324A true CN106875324A (zh) 2017-06-20
CN106875324B CN106875324B (zh) 2019-08-09

Family

ID=59165858

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710064949.1A Expired - Fee Related CN106875324B (zh) 2017-02-05 2017-02-05 基于sbde的无损图像信息隐藏方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106875324B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108629749A (zh) * 2018-04-26 2018-10-09 西安空间无线电技术研究所 一种图像压缩和隐藏相结合的方法
CN109035126A (zh) * 2018-07-24 2018-12-18 湖北工业大学 一种基于弹性双极性编码的图像可恢复信息隐藏方法
CN110855850A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 福建师范大学福清分校 一种基于矩阵编码的数据隐藏方法
CN111047658A (zh) * 2019-11-29 2020-04-21 武汉大学 面向深度神经网络的抗压缩对抗性图像生成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080285790A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-20 The Hong Kong University Of Science And Technology Generalized lossless data hiding using multiple predictors
CN101561922A (zh) * 2008-04-14 2009-10-21 哈尔滨理工大学 可抗样本对分析的高位空域隐藏方法
CN102270335A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 三星电子（中国）研发中心 一种在图像中嵌入附加信息的方法和装置
CN103281534A (zh) * 2013-05-15 2013-09-04 西北工业大学 一种高光谱图像压缩加密方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080285790A1 (en) * 2007-05-18 2008-11-20 The Hong Kong University Of Science And Technology Generalized lossless data hiding using multiple predictors
CN101561922A (zh) * 2008-04-14 2009-10-21 哈尔滨理工大学 可抗样本对分析的高位空域隐藏方法
CN102270335A (zh) * 2010-06-03 2011-12-07 三星电子（中国）研发中心 一种在图像中嵌入附加信息的方法和装置
CN103281534A (zh) * 2013-05-15 2013-09-04 西北工业大学 一种高光谱图像压缩加密方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
苏波等: ""基于HSB与LSB的半脆弱水印算法"", 《信息通信技术》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108629749A (zh) * 2018-04-26 2018-10-09 西安空间无线电技术研究所 一种图像压缩和隐藏相结合的方法
CN108629749B (zh) * 2018-04-26 2021-10-01 西安空间无线电技术研究所 一种图像压缩和隐藏相结合的方法
CN109035126A (zh) * 2018-07-24 2018-12-18 湖北工业大学 一种基于弹性双极性编码的图像可恢复信息隐藏方法
CN109035126B (zh) * 2018-07-24 2023-04-18 湖北工业大学 一种基于弹性双极性编码的图像可恢复信息隐藏方法
CN110855850A (zh) * 2019-10-31 2020-02-28 福建师范大学福清分校 一种基于矩阵编码的数据隐藏方法
CN111047658A (zh) * 2019-11-29 2020-04-21 武汉大学 面向深度神经网络的抗压缩对抗性图像生成方法
CN111047658B (zh) * 2019-11-29 2022-11-18 武汉大学 面向深度神经网络的抗压缩对抗性图像生成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106875324B (zh) 2019-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ernawan et al. A robust image watermarking technique with an optimal DCT-psychovisual threshold
Lee et al. Reversible data hiding scheme based on dual stegano-images using orientation combinations
CN106875324B (zh) 基于sbde的无损图像信息隐藏方法
Phadikar et al. Novel wavelet-based QIM data hiding technique for tamper detection and correction of digital images
CN107689026B (zh) 基于最优编码的可逆隐写方法
CN103414892A (zh) 一种大容量抗压缩的图像信息隐藏方法
CN108009975A (zh) 基于二维直方图修改的jpeg图像可逆信息隐藏方法
Alavianmehr et al. A lossless data hiding scheme on video raw data robust against H. 264/AVC compression
Hajjaji et al. A Watermarking of Medical Image: Method Based" LSB"
Qian et al. Inpainting assisted self recovery with decreased embedding data
Singh et al. Hybrid technique for robust and imperceptible dual watermarking using error correcting codes for application in telemedicine
CN113592698B (zh) 基于十六元数矩的多视角彩色图像零水印处理方法及系统
Lee et al. A lossless large-volume data hiding method based on histogram shifting using an optimal hierarchical block division scheme
Lin et al. Efficient electronic patient information hiding scheme with tamper detection function for medical images
Abdul-Mahdi et al. Secured and robust information hiding scheme
Tchakounté et al. An Efficient DCT-SVD Steganographic Approach Applied to JPEG Images
Zhu et al. Image sanitization in online social networks: A general framework for breaking robust information hiding
Chen et al. A fast method for robust video watermarking based on zernike moments
Li et al. High-capacity reversible data hiding in encrypted images by information preprocessing
Yang et al. Reversible data hiding in the spatial and frequency domains
Guo et al. A Secret Image Sharing Scheme with High Quality Shadows Based on Exploiting Modification Direction.
Tashk et al. A modified dual watermarking scheme for digital images with tamper localization/detection and recovery capabilities
CN114598887A (zh) 一种控制比特率增加的抗重压缩视频水印方法
CN103440615A (zh) 一种基于余数不变性的高容量可逆水印方法
Behravan et al. Introducing a new method of image reconstruction against crop attack using sudoku watermarking algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190809

Termination date: 20200205