CN106909819A - 一种适于智能终端设备的图像信息隐写方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适于智能终端设备的图像信息隐写方法，该方法以智能终端设备合法拥有者的指纹信息和面部图像作为图像隐写的认证启动秘钥，从而使得只有经过合法身份认证的操作者方可加密智能终端设备中的文本信息；在智能终端设备预存储的待嵌密图像列表中，通过预先指定一个实际待嵌密图像，并将需要嵌入的文本信息嵌入到实际待嵌密图像中，然后由智能终端设备将已嵌密的嵌密图像以及剩余的待嵌密图像生成一个GIF格式的动态图像，使得GIF格式动态图像对恶意第三方更具有迷惑性，增加恶意第三方窃取智能终端设备所发送文本信息的难度。本发明中适于智能终端设备的图像信息隐写方法能够使智能终端设备所发送的文本信息具有更好隐蔽性和安全性。

Description

一种适于智能终端设备的图像信息隐写方法

技术领域

本发明涉及智能终端设备领域，尤其涉及一种适于智能终端设备的图像信息隐写方法。

背景技术

随着智能终端设备日益普及，使用智能终端设备的用户占据着越来越大的比重。人们使用智能终端设备，尤其是智能移动终端设备，可以随时搜索、查看网络信息，并可以发送信息给其他用户。

然而，任何事物都具有两面性，智能终端设备在具有便捷性和智能化的同时也具有其不足：私信信息泄漏，尤其是文本信息的泄漏便是智能终端设备所难以摆脱的一大隐患，时刻威胁着用户的信息安全。

当人们利用智能移动终端对外发送秘密信息时，通常是采取将秘密信息压缩后，对压缩文件设置加密密码的形式或者以明文形式发送出去。这种利用智能移动终端对外发送秘密信息的形式具有很大的不安全性，不利于秘密信息的保护。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种适于智能终端设备的图像信息隐写方法。该图像信息隐写方法能够使智能终端设备所发送的文本信息具有更好隐蔽性和安全性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种适于智能终端设备的图像信息隐写方法，其特征在于，依次包括如下步骤1至步骤9：

步骤1，智能终端设备预先存储待嵌密图像列表，且获取其合法拥有者的指纹信息以及面部图像，并将其合法拥有者的指纹信息和面部图像作为启动所述智能终端设备图像隐写的认证启动秘钥；

步骤2，智能终端设备对待嵌密图像列表进行排序，并预先指定其中的一个待嵌密图像作为实际待嵌密图像；

步骤3，智能终端设备在监测到其当前受到操作文本信息发送指令时，智能终端设备立即暂停发送该文本信息，并设置预先设定的图像嵌密处理时间；

步骤4，智能终端设备获取当前外部操作者的指纹信息以及面部图像，并在智能终端设备判断当前获取的指纹信息、面部图像均与其合法拥有者的指纹信息、面部图像对应一致时，则进入步骤5，以启动嵌入信息的图像隐写过程；否则，智能终端设备将步骤3中所要发送的文本信息以普通信息的信息发送至接收方终端设备；

步骤5，智能终端设备调取预先指定的实际待嵌密图像，并将步骤3中所要发送的文本信息嵌入到该预先指定的待嵌密图像中，从而得到嵌密图像；

步骤6，智能终端设备将步骤5所得到的嵌密图像以及剩余的待嵌密图像生成GIF格式的动态图像；

步骤7，智能终端设备将步骤6中GIF格式的动态图像处理为同时兼容该智能终端设备以及对应的接收方终端设备的GIF格式动态图像；

步骤8，智能终端设备在设置的所述图像嵌密处理时间结束后，将步骤7中处理后的GIF格式动态图像发送给接收方终端设备；

步骤9，接收方终端设备则以预先约定的图像个数分解该接收的GIF格式动态图像，并由接收方终端设备以预先获取的提取信息搜索得到对应位置上的嵌密图像，然后接收方终端设备提取该嵌密图像中所嵌入的文本信息，从而实现图像信息隐写过程。

进一步地，在步骤2中，所述实际待嵌密图像为智能终端设备预先自动指定或者根据智能终端设备合法拥有者的指令进行预先指定。

具体地，在步骤5中，将文本信息嵌入到预先设定的待嵌密图像以得到嵌密图像的过程包括如下步骤5-1至步骤5-4：

步骤5-1，对所述文本信息做比特率转换，以将文本信息转化成二进制比特流，并对转化得到的二进制比特流以8位作为一组作分组处理，得到N组二进制比特流；其中，设定所述文本信息标记为S，实际待嵌密图像标记为C，每组二进制比特流有2⁸种组合方案；

步骤5-2，根据步骤5-1中所得到的针对每组二进制比特流中的各组合方案，选择各组合方案对应的置反比特位，并对置反比特位做置反处理，生成2⁸组反转二进制比特流；

步骤5-3，将2⁸组反转二进制比特流均分别通过最小直方图失真方法嵌入到实际待嵌密图像C中，得到各自对应的嵌密图像C_ij'(i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,256)，计算嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C的匹配指数ξ_ij，并判断嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C的匹配指数ξ_ij是否达到预设的最佳匹配指数ξ_opt：

当匹配指数ξ_ij与预设的最佳匹配指数ξ_opt的绝对差值δ_ij小于或等于预设绝对差值Δ时，表示嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C达到最佳匹配指数ξ_opt；否则，表示嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C未达到最佳匹配指数ξ_opt；其中，

δ_ij＝|ξ_ij-ξ_opt|，

ξ_ij＝h_mod,ij·D_ij(P||Q)，

其中，h_mod,ij表示第j组反转二进制比特流所对应的实际待嵌密图像C嵌入文本信息前、后的直方图改变量，C_ij'表示第j组反转二进制比特流中第i个嵌密图像；hc(n)表示实际待嵌密图像C在灰度值为n的直方图，hs_ij(n)表示第j组反转二进制比特流中嵌密图像C_ij'在灰度值为n的直方图；D_ij(P||Q)表示第j组反转二进制比特流中实际待嵌密图像C与嵌密图像C_ij'的关联因子，p(n)表示实际待嵌密图像C在灰度值为n时的概率，q_ij(n)表示嵌密图像C_ij'在灰度值为n时的概率；

步骤5-4，若嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C未达到预设的最佳匹配指数ξ_opt，则返回步骤5-3以选择下一组合方案作循环判断，直到判断达到预设最佳匹配指数ξ_opt的分组置换方案为止；

若第j组反转二进制比特流的2⁸种组合方案中均没有出现达到最佳匹配指数ξ_opt的嵌密图像，则遍历剩余的N-1组二进制比特流，并再次执行步骤5-3，直至出现达到预设最佳匹配指数ξ_opt的分组置换方案为止；其中，设定达到预设最佳匹配指数ξ_opt对应的嵌密图像为C_mn'，m＝1,2,…,N，n＝1,2,…,256。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

首先，为了保证操作智能终端设备的操作者的合法身份，以确保操作者启动智能终端设备对文本信息进行嵌密，本发明中的图像信息隐写方法以智能终端设备合法拥有者的指纹信息和面部图像作为图像隐写的认证启动秘钥，从而使得只有经过合法身份认证的操作者方可加密智能终端设备中的文本信息，这样极大地保证了智能终端设备操作者身份上的安全性；

其次，在预存储的待嵌密图像列表中，通过预先指定一个实际待嵌密图像，并将需要嵌入的文本信息嵌入到该实际待嵌密图像中，然后由智能终端设备将已嵌密的嵌密图像以及剩余的待嵌密图像生成一个GIF格式的动态图像，从而使得GIF格式动态图像对恶意第三方更具有迷惑性，也可以增加恶意第三方窃取智能终端设备所发送文本信息的难度；

再次，针对文本信息隐写到实际待嵌密图像的情况，本发明中的智能终端设备将所需要发送的文本信息转换为二进制比特流后，经过分组处理，并得到多组二进制比特流以及对应每组二进制比特流的2⁸种组合方案，然后得到置反二进制比特流，并将反转二进制比特流分别通过最小直方图失真方法嵌入到实际待嵌密图像中，得到嵌密图像，并在嵌密图像与实际待嵌密图像的匹配指数达到预设的最佳匹配值时，将此时的载密图像送入信道传输。因实际待嵌密图像与嵌密图像达到最佳匹配指数时，嵌密图像具有更好的视觉隐蔽性，从而提高了作为秘密信息的文本信息嵌入到实际待嵌密图像后的隐藏性能和安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中适于智能终端设备的图像信息隐写方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

参见图1所示，本实施例中适于智能终端设备的图像信息隐写方法，依次包括如下步骤1至步骤9：

步骤1，智能终端设备预先存储待嵌密图像列表，且获取其合法拥有者的指纹信息以及面部图像，并将其合法拥有者的指纹信息和面部图像作为启动该智能终端设备图像隐写的认证启动秘钥；其中，在智能终端设备所预先存储的待嵌密图像列表中，各待嵌密图像既可以是智能终端设备的生成厂家预先已经存储好的图像，即系统图像，又可以是智能终端设备的合法拥有者自己加载进入的图像，例如可以是其合法拥有者自己拍摄的图像，也可以是其合法拥有者通过外部电脑设备转存到该智能终端设备中去的；

在针对智能终端设备的图像隐写中，为了保证操作智能终端设备的操作者的合法身份，以确保操作者启动智能终端设备对文本信息进行嵌密，本实施例中的图像信息隐写方法采用以智能终端设备合法拥有者的指纹信息和面部图像作为图像隐写的认证启动秘钥，从而使得只有经过合法身份认证的操作者方可加密智能终端设备中的文本信息，这样极大地保证了智能终端设备操作者身份上的安全性；

步骤2，智能终端设备对待嵌密图像列表进行排序，并预先指定其中的一个待嵌密图像作为实际待嵌密图像；例如，在智能终端设备中的待嵌密图像列表中具有5幅待嵌密图像，这5幅待嵌密图像经排序处理后，各待嵌密图像经排序后分别标记为Picture1、Picture2、Picture3、Picture4和Picture5，预先指定第4幅图像，也就是说预先指定标记为Picture4的这幅图像作为实际待嵌密图像，智能终端设备所要嵌入的文本信息后续就是嵌入到Picture4这幅图像中；当然，这里所说的预先指定的实际待嵌密图像既可以是智能终端设备预先自动指定或者根据智能终端设备合法拥有者的指令进行预先指定的；

步骤3，智能终端设备在监测到其当前受到操作文本信息发送指令时，智能终端设备立即暂停发送该文本信息，并设置预先设定的图像嵌密处理时间；例如，图像嵌密处理时间可以预先设定为15秒，即智能终端设备需要在规定的15秒之内处理完毕文本信息的嵌密过程；在预先设备图像嵌密处理时间为15秒以后，如果智能终端设备在10秒时就完成了图像嵌密处理，那么智能终端设备便根据需要设定为命令其立即进入到步骤4的过程中；如果智能终端设备在15秒之内没有完成图像嵌密处理过程，那么智能终端设备可以根据需要设定为命令其延长一个图像嵌密处理时间，也就是再增加15秒的处理时间，以保证智能终端设备能够处理完成图像嵌密处理过程；

步骤4，智能终端设备获取当前外部操作者的指纹信息以及面部图像，并在智能终端设备判断当前获取的指纹信息、面部图像均与其合法拥有者的指纹信息、面部图像对应一致时，则进入步骤5，以启动嵌入信息的图像隐写过程；否则，智能终端设备将步骤3中所要发送的文本信息以普通信息的信息发送至接收方终端设备；

步骤5，智能终端设备调取预先指定的实际待嵌密图像，并将步骤3中所要发送的文本信息嵌入到该预先指定的待嵌密图像中，从而得到嵌密图像；

步骤6，智能终端设备将步骤5所得到的嵌密图像以及剩余的待嵌密图像生成GIF格式的动态图像；由于GIF格式的动态图像是处于动态变化中的，从而使得GIF格式动态图像对恶意第三方更具有迷惑性，也可以增加恶意第三方窃取智能终端设备所发送文本信息的难度；

步骤7，智能终端设备将步骤6中GIF格式的动态图像处理为同时兼容该智能终端设备以及对应的接收方终端设备的GIF格式动态图像；

步骤8，智能终端设备在设置的所述图像嵌密处理时间结束后，将步骤7中处理后的GIF格式动态图像发送给接收方终端设备；

步骤9，接收方终端设备则以预先约定的图像个数分解该接收的GIF格式动态图像，并由接收方终端设备以预先获取的提取信息搜索得到对应位置上的嵌密图像，然后接收方终端设备提取该嵌密图像中所嵌入的文本信息，从而实现图像信息隐写过程。

具体地，在本实施例的步骤5中，将文本信息嵌入到预先设定的待嵌密图像以得到嵌密图像的过程可以包括如下步骤5-1至步骤5-4：

步骤5-1，对所述文本信息做比特率转换，以将文本信息转化成二进制比特流，并对转化得到的二进制比特流以8位作为一组作分组处理，得到N组二进制比特流；其中，设定所述文本信息标记为S，实际待嵌密图像标记为C，每组二进制比特流有2⁸种组合方案；

例如，在第一组二进制比特率的其中一个组合方案中，该组合方案的二进制比特率为10110111，且该第一个组合方案对应的置反比特位为第五位，则该组合方案置反后对应的的反转二进制比特流为10111111；

步骤5-2，根据步骤5-1中所得到的针对每组二进制比特流中的各组合方案，选择各组合方案对应的置反比特位，并对置反比特位做置反处理，生成2⁸组反转二进制比特流；

步骤5-3，将2⁸组反转二进制比特流均分别通过最小直方图失真方法嵌入到实际待嵌密图像C中，得到各自对应的嵌密图像C_ij'(i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,256)，计算嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C的匹配指数ξ_ij，并判断嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C的匹配指数ξ_ij是否达到预设的最佳匹配指数ξ_opt：

当匹配指数ξ_ij与预设的最佳匹配指数ξ_opt的绝对差值δ_ij小于或等于预设绝对差值Δ时，表示嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C达到最佳匹配指数ξ_opt；否则，表示嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C未达到最佳匹配指数ξ_opt；其中，

δ_ij＝|ξ_ij-ξ_opt|，

ξ_ij＝h_mod,ij·D_ij(P||Q)，

其中，h_mod,ij表示第j组反转二进制比特流所对应的实际待嵌密图像C嵌入文本信息前、后的直方图改变量，C_ij'表示第j组反转二进制比特流中第i个嵌密图像；hc(n)表示实际待嵌密图像C在灰度值为n的直方图，hs_ij(n)表示第j组反转二进制比特流中嵌密图像C_ij'在灰度值为n的直方图；D_ij(P||Q)表示第j组反转二进制比特流中实际待嵌密图像C与嵌密图像C_ij'的关联因子，p(n)表示实际待嵌密图像C在灰度值为n时的概率，q_ij(n)表示嵌密图像C_ij'在灰度值为n时的概率；

步骤5-4，若嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C未达到预设的最佳匹配指数ξ_opt，则返回步骤5-3以选择下一组合方案作循环判断，直到判断达到预设最佳匹配指数ξ_opt的分组置换方案为止；

若第j组反转二进制比特流的2⁸种组合方案中均没有出现达到最佳匹配指数ξ_opt的嵌密图像，则遍历剩余的N-1组二进制比特流，并再次执行步骤5-3，直至出现达到预设最佳匹配指数ξ_opt的分组置换方案为止；设定达到预设最佳匹配指数ξ_opt对应的嵌密图像为C_mn'，m＝1,2,…,N，n＝1,2,…,256。

Claims (3)

1.一种适于智能终端设备的图像信息隐写方法，其特征在于，依次包括如下步骤1至步骤9：

步骤1，智能终端设备预先存储待嵌密图像列表，且获取其合法拥有者的指纹信息以及面部图像，并将其合法拥有者的指纹信息和面部图像作为启动所述智能终端设备图像隐写的认证启动秘钥；

步骤2，智能终端设备对待嵌密图像列表进行排序，并预先指定其中的一个待嵌密图像作为实际待嵌密图像；

步骤3，智能终端设备在监测到其当前受到操作文本信息发送指令时，智能终端设备立即暂停发送该文本信息，并设置预先设定的图像嵌密处理时间；

步骤4，智能终端设备获取当前外部操作者的指纹信息以及面部图像，并在智能终端设备判断当前获取的指纹信息、面部图像均与其合法拥有者的指纹信息、面部图像对应一致时，则进入步骤5，以启动嵌入信息的图像隐写过程；否则，智能终端设备将步骤3中所要发送的文本信息以普通信息的信息发送至接收方终端设备；

步骤5，智能终端设备调取预先指定的实际待嵌密图像，并将步骤3中所要发送的文本信息嵌入到该预先指定的待嵌密图像中，从而得到嵌密图像；

步骤6，智能终端设备将步骤5所得到的嵌密图像以及剩余的待嵌密图像生成GIF格式的动态图像；

步骤7，智能终端设备将步骤6中GIF格式的动态图像处理为同时兼容该智能终端设备以及对应的接收方终端设备的GIF格式动态图像；

步骤8，智能终端设备在设置的所述图像嵌密处理时间结束后，将步骤7中处理后的GIF格式动态图像发送给接收方终端设备；

步骤9，接收方终端设备则以预先约定的图像个数分解该接收的GIF格式动态图像，并由接收方终端设备以预先获取的提取信息搜索得到对应位置上的嵌密图像，然后接收方终端设备提取该嵌密图像中所嵌入的文本信息，从而实现图像信息隐写过程。

2.根据权利要求1所述的图像信息隐写方法，其特征在于，在步骤2中，所述实际待嵌密图像为智能终端设备预先自动指定或者根据智能终端设备合法拥有者的指令进行预先指定。

3.根据权利要求1所述的图像信息隐写方法，其特征在于，在步骤5中，将文本信息嵌入到预先设定的待嵌密图像以得到嵌密图像的过程包括如下步骤5-1至步骤5-4：

步骤5-1，对所述文本信息做比特率转换，以将文本信息转化成二进制比特流，并对转化得到的二进制比特流以8位作为一组作分组处理，得到N组二进制比特流；其中，设定所述文本信息标记为S，实际待嵌密图像标记为C，每组二进制比特流有2⁸种组合方案；

步骤5-2，根据步骤5-1中所得到的针对每组二进制比特流中的各组合方案，选择各组合方案对应的置反比特位，并对置反比特位做置反处理，生成2⁸组反转二进制比特流；

步骤5-3，将2⁸组反转二进制比特流均分别通过最小直方图失真方法嵌入到实际待嵌密图像C中，得到各自对应的嵌密图像C_ij'(i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,256)，计算嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C的匹配指数ξ_ij，并判断嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C的匹配指数ξ_ij是否达到预设的最佳匹配指数ξ_opt：

当匹配指数ξ_ij与预设的最佳匹配指数ξ_opt的绝对差值δ_ij小于或等于预设绝对差值Δ时，表示嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C达到最佳匹配指数ξ_opt；否则，表示嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C未达到最佳匹配指数ξ_opt；其中，

δ_ij＝|ξ_ij-ξ_opt|，

ξ_ij＝h_mod,ij·D_ij(P||Q)，

$h_{mod,ij}=\underset{n=0}{\overset{255}{\mathrm{\Σ}}}|{\mathrm{hs}}_{ij}\left(n\right)-hc\left(n\right)|,$

$D_{ij}\left(P\right|\left|Q\right)=\underset{n=0}{\overset{255}{\mathrm{\Σ}}}{\[\ln p\left(n\right)-q_{ij}\left(n\right)\]}^{p\left(n\right)};$

其中，h_mod,ij表示第j组反转二进制比特流所对应的实际待嵌密图像C嵌入文本信息前、后的直方图改变量，C_ij'表示第j组反转二进制比特流中第i个嵌密图像；hc(n)表示实际待嵌密图像C在灰度值为n的直方图，h_sij(n)表示第j组反转二进制比特流中嵌密图像C_ij'在灰度值为n的直方图；D_ij(P||Q)表示第j组反转二进制比特流中实际待嵌密图像C与嵌密图像C_ij'的关联因子，p(n)表示实际待嵌密图像C在灰度值为n时的概率，q_ij(n)表示嵌密图像C_ij'在灰度值为n时的概率；

步骤5-4，若嵌密图像C_ij'与实际待嵌密图像C未达到预设的最佳匹配指数ξ_opt，则返回步骤5-3以选择下一组合方案作循环判断，直到判断达到预设最佳匹配指数ξ_opt的分组置换方案为止；

若第j组反转二进制比特流的2⁸种组合方案中均没有出现达到最佳匹配指数ξ_opt的嵌密图像，则遍历剩余的N-1组二进制比特流，并再次执行步骤5-3，直至出现达到预设最佳匹配指数ξ_opt的分组置换方案为止；其中，设定达到预设最佳匹配指数ξ_opt对应的嵌密图像为C_mn'，m＝1,2,…,N，n＝1,2,…,256。