CN108629749A - 一种图像压缩和隐藏相结合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种图像压缩和隐藏相结合的方法，把原图像进行整体和感兴趣区域压缩得到自身信息，把自身信息和秘密信息经过联合隐藏方法隐藏到原图模糊化处理后的图像中，形成一幅同大小的伪装载体图像进行传输，接收端可以从中恢复出原图像和秘密信息。该方法避免了原图像直接隐藏传输造成的图像信息泄露，达到了图像载体隐藏和信息隐藏双重效果，防止了非法接收者对原图像信息的获取和利用。该方法保证了秘密信息和图像感兴趣区域隐藏与信息恢复能力。

Description

一种图像压缩和隐藏相结合的方法

技术领域

本发明涉及一种数据传输的方法，特别涉及一种图像压缩和隐藏相结合的方法，属于通信(如数据通信技术等)领域。

背景技术

随着科技的发展，图像数据的高效传输以及传输的安全变得越来越重要。通过信息隐藏(也称数据隐藏)技术可以做到在不改变图像大小的情况下，在图像中嵌入秘密信息，从而实现秘密信息和图像的传输。另一方面，对于遥感图像、医学图像和法律图像等，要求在提取秘密信息后载体图像能够尽可能的恢复。

实际场合，实际得到的图像不希望别人看到，或者想故意欺骗别人，隐瞒真实的意图或个人隐私，或者隐瞒真实的国家、集体的隐私或秘密信息，满足用户要求，如果把信息隐藏与数据压缩相结合，应该可以提出新方法解决这类问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种图像压缩和隐藏相结合的方法，把真实的图像变成模糊化图像，故意造成相机抖动或运动模糊的视觉现象，通过原图像的数据压缩与信息隐藏方法联合使用，达到了既安全传输秘密信息又让别人无法获取真实图像，满足用户信息安全传输和信息伪装的要求。

本发明的技术方案是：一种图像压缩和隐藏相结合的方法，步骤如下：

1)对图像数据A进行压缩比为r1的高倍压缩，得到特征数据D1，选出图像A的感兴趣区域ROI图像A1，再进行压缩比为r2的高倍压缩，得到特征数据D2；

2)对图像数据A进行模糊化处理，仿照相机抖动或聚焦不好导致的虚化，得到新的大小为m*n*k比特的图像数据B；

3)对特征数据D1、特征数据D2以及秘密信息D3进行置乱处理得到特征数据E1和特征数据E2；

4)对图像数据B进行特征数据E1和特征数据E2的联合隐藏，得到含密图像B1；对含密图像B1进行存储或传输；

5)对接收的含密图像B1进行解隐藏处理，提取出特征数据E1、特征数据E2，置乱处理后，得到特征数据D1、特征数据D2和秘密信息D3；

6)对接收的含密图像B1进行解模糊处理，得到原图像A的一种恢复图像A2；

7)对特征数据D1和特征数据D2解压缩得到恢复图像A以及ROI区域图像A1，用A1替代A2中相同区域，得到原图像A的高质量恢复图像A3。

所述步骤2)对图像数据A进行模糊化处理的方式为：仿照相机抖动或聚焦不好导致的虚化进行处理。

所述步骤3)置乱处理的方法如下：

把特征数据D1和特征数据D2组合形成数据D，数据D与伪随机序列P1进行二进制异或运算得到特征数据E1，把特征数据D3与伪随机序列P2进行二进制异或运算得到特征数据E2。

所述步骤4)对图像B的联合隐藏方法如下：

把图像B分成左右两部分，或上下两部分，形成矩形块Ba和矩形块Bb，在Ba进行抗压缩信息隐藏，把特征数据E1隐藏其中；对矩形块Bb进行信息隐藏，把特征数据E2隐藏其中。

所述步骤6)对图像B进行解模糊处理的方法如下：

采用盲解卷积算法对模糊图像B进行复原，得到原图像的一种恢复图A2。

所述步骤2)模糊化处理的具体方法如下：

使用fspecial函数创建PSF，然后利用imfilter函数，并基于PSF对原始图像A进行卷积操作，得到一幅模糊化的图像B

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本发明在不改变图像大小和传输体制情况下，通过数据压缩与信息隐藏进行联合处理，达到了信息安全传输的效果。

本发明与目前背景技术相比有下面几点实质性不同及进步：

(1)该方法把整体图像的压缩与ROI压缩结合起来，既保证了整体图像的完整性，有保证了ROI区域重要信息的完整性；

(2)该方法把图像压缩与信息隐藏巧妙地结合起来，通过两部分同时隐藏不同信息，避免了把“鸡蛋放在一个篮子里”，提高了从模糊图像中恢复原图与信息的可靠性。该方法可以通过调整整体图像的压缩与ROI的压缩比，重点保证秘密信息隐藏容量以及感兴趣区域ROI的恢复质量；

(3)该方法把原图像进行模糊化处理，在模糊化的图像中进行信息隐藏，在秘密信息隐藏的同时，隐藏图像自身信息，防止了载体图像真实质量的泄露；模拟图像模糊的过程，避免了真实图像的直接传输或存储，在隐蔽性、安全保密性的方面得到提高；

(4)模糊化图像比原图像更有利于信息隐藏，因为整个图像都是模糊的，在其中隐藏信息对载体的影响视觉上不容易看出来，意味着其中可以隐藏更多的信息；既然模糊化图像隐藏容量相对更大，原图像自身的数据可以保留的更多，更有利于提高原图像质量；

(5)非法接收者收到经过该方法传输的模糊化图像后，因为不知道模糊化操作的参数，只能靠一些滤波的方法，进行一些去模糊处理，得到的图像质量相对较差，从中获取的原图像的真实信息有限；且难以提取隐藏的信息；

合法接收者收到经过该方法传输的模糊化图像后，因为知道模糊化操作的参数，采用相应的滤波的方法进行去模糊处理，得到原图像的恢复图像A1，质量相对较好；

(6)合法接收者收到经过该方法传输的模糊化图像后，可以从其中提取出隐藏的压缩信息和秘密信息，经过相应处理得到原图像的恢复图像A2；也可以提取ROI区域的恢复图像A3；

(7)正常情况下，合法接收者可以根据恢复图像A1和恢复图像A2选择其中更好的完整图像，也可以根据恢复图像A3得到感兴趣区域恢复图像；还可以通过融合处理得到需要的图像；

(8)该方法在模糊化图像隐藏中采取了两部分联合隐藏法，保证了图像感兴趣区域ROI的图像隐藏与秘密信息恢复能力。

附图说明

图1上左:原图， 上右:模糊化图像，

下左：模糊化图像， 下右：恢复图像。

图2上左:原图， 上右:模糊化图像，

下左：模糊化图像， 下右：恢复图像。

具体实施方式

为了验证本文提出的压缩隐藏结合方法的性能，仿真实验中首先采用了2幅大小为512×512的8比特灰度图像数据进行仿真。结果见图1和图2。

1)图像区域划分：先对图像数据A(512*512*8比特)进行高倍压缩(压缩比为r1)，得到特征数据D1，选出图像A的感兴趣区域ROI图像A1，再进行高倍压缩(压缩比为r2)，得到特征数据D2；

R1＝32,设ROI面积为图像A的1/8,r2＝4，则特征数据D1为图像A的1/32，特征数据D2为图像A的1/32；

2)图像模糊化处理：把图像数据A进行模糊化处理，仿照相机抖动或聚焦不好导致的虚化，得到新的同大小图像数据B(512*512*8比特)；

3)特征和信息整合：对特征数据D1、特征数据D2以及秘密信息D3进行置乱处理得到特征数据E1和数据E2；

设秘密信息D3大小为图像A的1/16，则数据E2大小为图像A的1/16，数据E1大小为图像A的1/16；

4)信息联合隐藏：对图像B进行特征数据E1和E2的联合隐藏，得到含密图像B1；对含密图像B1进行存储或传输；

5)信息恢复：对接收的含密图像B1进行解隐藏处理，提取出数据E1、数据E2，置乱处理后，得到D1、D2和秘密信息D3；

6)解模糊恢复原图：对接收的含密图像B1进行解模糊处理，得到原图像A的一种恢复图像A2；

7)解压缩恢复原图：对D1和D2解压缩得到恢复图像A以及ROI区域图像A1，用A1替代A2中同样区域，得到原图像A的高质量恢复图像A3；

2、一种图像压缩和隐藏相结合的方法，步骤2)模糊化处理的方法如下：

使用fspecial函数创建PSF，然后利用imfilter函数，并基于PSF对原始图像A进行卷积操作，得到一幅模糊化的图像B；

3、一种图像压缩和隐藏相结合的方法，步骤3)置乱处理的方法如下：

把数据D1和数据D2组合形成数据D，与伪随机序列P1进行二进制异或运算得到数据E1，把数据D3与伪随机序列P2进行二进制异或运算得到数据E2；

4、一种图像压缩和隐藏相结合的方法，步骤4)对图像B的联合隐藏方法如下：

把图像B分成左右两部分，或上下两部分，形成矩形块Ba和矩形块Bb，设大小为图像A大小的1/2,在Ba进行信息隐藏，把特征数据E1隐藏其中；对矩形块Bb进行信息隐藏，把上述压缩后数据E2隐藏其中；可以采用LSB隐藏方法以及其它方法，隐藏容量各自为1/8；

5一种图像压缩和隐藏相结合的方法，步骤6)对图像B进行解模糊处理的方法如下：

采用盲解卷积算法对模糊图像B进行复原，得到原图像一种恢复图A2。

图1和图2的恢复图像为解模糊恢复图像A2，质量一般，解压缩恢复原图图像A3质量优于解模糊恢复图像。

本发明提供了一种压缩与信息隐藏相结合的方法，保护了真实图像的存储和传输，不改变图像格式和原始文件大小，具有易于软件实现的特点，在各种图像获取处理传输系统中具有实用价值，如个人数码相机中，遥感图像获取系统，互联网图像安全存储与传输系统。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (6)

1.一种图像压缩和隐藏相结合的方法，其特征在于步骤如下：

1)对图像数据A进行压缩比为r1的高倍压缩，得到特征数据D1，选出图像A的感兴趣区域ROI图像A1，再进行压缩比为r2的高倍压缩，得到特征数据D2；

2)对图像数据A进行模糊化处理，仿照相机抖动或聚焦不好导致的虚化，得到新的大小为m*n*k比特的图像数据B；

3)对特征数据D1、特征数据D2以及秘密信息D3进行置乱处理得到特征数据E1和特征数据E2；

4)对图像数据B进行特征数据E1和特征数据E2的联合隐藏，得到含密图像B1；对含密图像B1进行存储或传输；

5)对接收的含密图像B1进行解隐藏处理，提取出特征数据E1、特征数据E2，置乱处理后，得到特征数据D1、特征数据D2和秘密信息D3；

6)对接收的含密图像B1进行解模糊处理，得到原图像A的一种恢复图像A2；

7)对特征数据D1和特征数据D2解压缩得到恢复图像A以及ROI区域图像A1，用A1替代A2中相同区域，得到原图像A的高质量恢复图像A3。

2.根据权利要求1所述的一种图像压缩和隐藏相结合的方法，其特征在于：所述步骤2)对图像数据A进行模糊化处理的方式为：仿照相机抖动或聚焦不好导致的虚化进行处理。

3.根据权利要求1或2所述的一种图像压缩和隐藏相结合的方法，其特征在于：所述步骤2)模糊化处理的具体方法如下：

使用fspecial函数创建PSF，然后利用imfilter函数，并基于PSF对原始图像A进行卷积操作，得到一幅模糊化的图像B。

4.根据权利要求3所述的一种图像压缩和隐藏相结合的方法，其特征在于：所述步骤3)置乱处理的方法如下：

把特征数据D1和特征数据D2组合形成数据D，数据D与伪随机序列P1进行二进制异或运算得到特征数据E1，把特征数据D3与伪随机序列P2进行二进制异或运算得到特征数据E2。

5.根据权利要求3所述的一种图像压缩和隐藏相结合的方法，其特征在于：所述步骤4)对图像B的联合隐藏方法如下：

把图像B分成左右两部分，或上下两部分，形成矩形块Ba和矩形块Bb，在Ba进行抗压缩信息隐藏，把特征数据E1隐藏其中；对矩形块Bb进行信息隐藏，把特征数据E2隐藏其中。

6.根据权利要求3所述的一种图像压缩和隐藏相结合的方法，其特征在于：所述步骤6)对图像B进行解模糊处理的方法如下：

采用盲解卷积算法对模糊图像B进行复原，得到原图像的一种恢复图A2。