TWI472947B - 於圖片中隱藏資訊之處理方法 - Google Patents

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於圖片中隱藏資訊之處理方法
本發明是有關於一種圖片處理方法，且特別是有關於一種於圖片中隱藏資訊之處理方法。
近年來隨著電腦科學的進步，電腦已成為許多人日常生活所使用的重要工具之一，各種資訊也紛紛數位化，以於電腦上使用。
為了避免數位資訊輕易被他人所竊取，因此發展出資訊隱藏(information hiding)技術。資訊隱藏藉由將資訊隱藏於另一份媒體之中，通常稱此媒體為掩護媒體(cover-media)，隱藏的動作稱為嵌入(embedding)，掩護媒體經嵌入資訊後變成一份偽裝媒體。其中，數位圖片為資訊隱藏時常用之掩護媒體。
然而，在將資訊隱藏至數位圖片時，常常造成圖片之峰值訊噪比(Peak Signal to Noise Ratio，PSNR)下降，圖片品質變差，因而容易被察覺圖片中可能隱藏資訊。相對的，如為了保持較佳之圖片品質，則會使得資訊量(Capacity)以及有效負載(Payload)較低，無法隱藏太多資訊。
因此，本發明之一態樣是在提供一種於圖片中隱藏資 訊之處理方法。於圖片中隱藏資訊之處理方法可實作為一電腦程式，並儲存於一電腦可讀取記錄媒體。於是，電腦存取上述電腦可讀取記錄媒體後，可執行於圖片中隱藏資訊之處理方法。於圖片中隱藏資訊之處理方法包含以下步驟：
(a)取得至少一原始圖片區塊。其中，原始圖片區塊包含數個原始像素。
(b)將原始像素分別指派為至少一檔頭像素、數個邊緣資訊像素以及數個隱藏資訊區塊。其中，邊緣資訊像素以及隱藏資訊區塊間具對應關係。
(c)對隱藏資訊區塊進行邊緣偵測，並根據偵測結果，產生各隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，用以記錄對應之隱藏資訊區塊上之像素是否為邊緣像素。
(d)將各隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，嵌入至對應之邊緣資訊像素之像素值。
(e)接收數個待隱藏位元。
(f)根據隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，將待隱藏位元嵌入至隱藏資訊區塊中之像素之像素值，以產生至少一資訊隱藏圖片區塊。
以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本發明之較佳實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。請參照第1圖，其為依 照本發明一實施方式的一種於圖片中隱藏資訊之處理方法之流程圖。於圖片中隱藏資訊之處理方法可實作為一電腦程式，並儲存於一電腦可讀取記錄媒體中，而使電腦讀取此記錄媒體後執行分支映射編碼處理方法。電腦可讀取記錄媒體可為唯讀記憶體、快閃記憶體、軟碟、硬碟、光碟、隨身碟、磁帶、可由網路存取之資料庫或熟悉此技藝者可輕易思及具有相同功能之電腦可讀取記錄媒體。
於圖片中隱藏資訊之處理方法100包含以下步驟：在步驟110中，取得至少一原始圖片區塊。其中，原始圖片區塊包含數個原始像素。此外，可先接收一原始圖片，供步驟110自原始圖片上擷取原始圖片區塊。在步驟110之一些實施例中，可自原始圖片擷取4x4、1x16、16x1或其倍數之像素數所組成之圖片區塊，作為原始圖片區塊。參照第2圖，其係應用於圖片中隱藏資訊之處理方法100之一實施例。在本實施例中，先接收一原始圖片200，並自原始圖片200擷取4x4之原始圖片區塊201。
在步驟120中，將原始像素分別指派為至少一檔頭像素、數個邊緣資訊像素以及數個隱藏資訊區塊。其中，邊緣資訊像素以及隱藏資訊區塊間具對應關係。舉例來說，可將原始圖片區塊201之原始像素P1指派為檔頭像素，將原始像素P2、P3、P4指派為邊緣資訊像素、將具多個2x2像素之區塊UR、LL、LR指派為隱藏資訊區塊。其中，邊緣資訊像素P2對應隱藏資訊區塊UR，邊緣資訊像素P3對應隱藏資訊區塊LL，邊緣資訊像素P4對應隱藏資訊區塊LR。
在步驟130中，對隱藏資訊區塊UR、LL、LR進行邊緣偵測，並根據偵測結果，產生各隱藏資訊區塊UR、LL、LR之邊緣像素資訊，用以記錄對應之隱藏資訊區塊UR、LL、LR上之像素是否為邊緣像素。舉例來說，可以一區塊201edge detect 記錄邊緣像素資訊。其中，可以「1」代表對應之像素為邊緣像素，可以「0」代表對應之像素為非邊緣像素。
在步驟140中，將各隱藏資訊區塊UR、LL、LR之邊緣像素資訊，嵌入至對應之邊緣資訊像素P2、P3、P4之像素值。舉例來說，隱藏資訊區塊UR之像素UR1 、UR2 、UR3 、UR4 之邊緣像素資訊分別為「1」、「0」、「0」、「0」。於是，隱藏資訊區塊UR之邊緣像素資訊，嵌入至對應之邊緣資訊像素P2之像素值後，使得其像素值由(1001 1011 )2 ，變為(1001 1000 )2 。在本實施例中，各隱藏資訊區塊UR、LL、LR之邊緣像素資訊係由最低有效位元(least significant bit，LSB)，嵌入至對應之邊緣資訊像素P2、P3、P4之像素值。
在步驟150中，接收數個待隱藏位元。
於是，在步驟160中，根據隱藏資訊區塊UR、LL、LR之邊緣像素資訊，將待隱藏位元嵌入至隱藏資訊區塊UR、LL、LR中之像素之像素值，以產生至少一資訊隱藏圖片區塊。在步驟160之一實施例中，可取得用於邊緣像素之一邊緣隱藏位元數以及用於非邊緣像素之一非邊緣隱藏位元數。接下來，可將邊緣隱藏位元數之資訊嵌入至檔頭像素P1。舉例來說，若所取得之非邊緣隱藏位元數x為 1bit，邊緣隱藏位元數y為3bits時，可選邊緣隱藏位元數可為(100)2 =4、(101)2 =5、(110)2 =6、(111)2 =7。根據可選邊緣隱藏位元數，自待隱藏位元選出其中4、5、6或7個，分別嵌入至隱藏資訊區塊UR、LL、LR中屬於邊緣像素之像素之像素值，以分別產生採用不同邊緣隱藏位元數之多個可選圖片區塊。接下來，根據原始圖片區塊，分析採用不同邊緣隱藏位元數之可選圖片區塊之失真率。其中，可選圖片區塊之失真率可用均方差(Mean Square Error，MSE)或其他統計方式表示。於是，選擇可選邊緣隱藏位元數中，以其產生之可選圖片區塊之失真率最低者，作為邊緣隱藏位元數y'。在本實施例中，y'=(110)2 =6。接下來，可將非邊緣隱藏位元數x以及邊緣隱藏位元數y'嵌入檔頭像素P1之像素值，使得其像素值由(1010 1110 )2 =174，變為(1010 1110 )2 =174。另外，可根據邊緣隱藏位元數，自待隱藏位元選出其中數個，嵌入至隱藏資訊區塊UR、LL、LR中屬於邊緣像素之像素之像素值。舉例來說，由於本實施例中之邊緣隱藏位元數為6bits，因此可自待隱藏位元選出「000110」，並將其嵌入至隱藏資訊區塊UR中邊緣像素之像素UR1 之像素值，使得其像素值由134=(10000110 )2 ，變為134=(10 000110 )2 。同理，可根據非邊緣隱藏位元數，自待隱藏位元選出其中數個，嵌入至隱藏資訊區塊UR、LL、LR中屬於非邊緣像素之像素之像素值。舉例來說，由於本實施例中之非邊緣隱藏位元數為1bits，因此可自待隱藏位元選出「0」，並將其嵌入至隱藏資訊區塊UR中非邊緣像素之像素UR2 之像素值，使得其像素值由95=(0101111 1 )2 ，變為94=(0101111 0 )2 。於 是，在待隱藏位元一一嵌入各隱藏資訊區塊UR、LL、LR之像素之像素值後，產生資訊隱藏圖片區塊。此外，亦可自原始圖片200取得下一個原始圖片區塊(步驟110)，以繼續於原始圖片200嵌入待隱藏位元。接下來，可將待隱藏位元嵌入完成之資訊隱藏圖片區塊輸出，以供資訊之擷取。其中，可將資訊隱藏圖片區塊透過各種方式輸出，如有線或無線之資料傳輸介面。
此外，可在步驟170中，自資訊隱藏圖片區塊取得以嵌入之待隱藏位元。在步驟170之一些實施例中，可自檔頭像素P1取得邊緣隱藏位元數以及非邊緣隱藏位元數之資訊。舉例來說，資訊隱藏圖片區塊之檔頭像素P1為(1010 1110 )2 ，因而可取得非邊緣隱藏位元數x為(1)2 =1bit，邊緣隱藏位元數為(110)2 =6bits。此外，可自邊緣資訊像素P2，取得對應之隱藏資訊區塊UR之邊緣像素資訊；自邊緣資訊像素P3，取得對應之隱藏資訊區塊LL之邊緣像素資訊；自邊緣資訊像素P4，取得對應之隱藏資訊區塊LR之邊緣像素資訊。然後，可根據邊緣隱藏位元數以及各隱藏資訊區塊UR、LL、LR之邊緣像素資訊，自資訊隱藏圖片區塊之隱藏資訊區塊UR、LL、LR中屬於邊緣像素之像素，取得待隱藏位元。此外，亦可根據非邊緣隱藏位元數以及隱藏資訊區塊UR、LL、LR之邊緣像素資訊，自資訊隱藏圖片區塊之隱藏資訊區塊UR、LL、LR中屬於非邊緣像素之像素，取得待隱藏位元。如此一來，在將資訊隱藏至多個原始圖片區塊時，各個圖片區塊可採用不同之邊緣隱藏位元數以及非邊緣隱藏位元數之設定。因 此，不會因為所有區塊採用相同設定，限制住圖片中之資訊隱藏量或造成圖片品質下降。
另外，在本發明之另一些實施例中，可同時分析採用不同邊緣隱藏位元數以及非邊緣隱藏位元數之組合之可選圖片區塊之失真率，作為選擇邊緣隱藏位元數以及非邊緣隱藏位元數之依據。
參照第3圖，其係應用本發明之實施例與先前技術之Chen et al’s(Wen-Jan Chen,Chin-Chen Chang and T.Hoang Ngan Le(2010).High payload steganography mechanism using hybrid edge detector.Expert Systems with Applications(Vol.37,pp.3292-3301))之實驗數據比較表。其中，此些實驗皆使用Lena 128x128之圖形作為原始圖片供隱藏資訊。在模擬Chen et al’s之實驗數據中，分別採用2個像素組成一個原始圖片區塊(n=2)以及5個像素組成一個原始圖片區塊(n=5)之設定，非邊緣隱藏位元數為1bit(x=1)，邊緣隱藏位元數分別採用為1bit(y=1)、2bit(y=2)、3bit(y=3)進行實驗。應用本案之實施例之實驗數據中，其係採用非邊緣隱藏位元數x為1bit，檔頭像素中用以儲存邊緣隱藏位元數(y’)之位元數為2bits(y=2)，因此使得各原始圖片區塊可儲存之可選非邊緣隱藏位元數可為1bit(y’=1)、2bit(y’=2)、3bit(y’=3)。由第3圖可知，應用本發明之實施例可隱藏之資訊量(Capacity)以及有效負載(Payload)可比Chen et al’s使用n=5，x=1，y=4之設定多，卻仍可具有較高之峰值訊噪比(Peak Signal to Noise Ratio，PSNR)，因而有較佳的影像品質，不易被發現圖片 中隱藏資訊。此外，相較於應用本發明之實施例，Chen et al’s使用n=5，x=1，y=5、6之設定雖可有較高之隱藏資訊量以及有效負載，然而Chen et al’s於此設定下之峰值訊噪比卻相當低，因而其影像品質較差，容易被發現圖片中隱藏資訊。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧於圖片中隱藏資訊之處理方法
110~170‧‧‧步驟
200‧‧‧原始圖片
201‧‧‧原始圖片區塊
P1、P2、P3、P4‧‧‧原始像素
UR、LL、LR‧‧‧2x2像素之區塊
201edge detect ‧‧‧記錄邊緣像素資 訊之區塊
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為依照本發明一實施方式的一種於圖片中隱藏資訊之處理方法之流程圖。
第2圖係應用於圖片中隱藏資訊之處理方法100之一實施例。
第3圖係應用本發明之實施例與先前技術之Chen et al’s之實驗數據比較表。
100‧‧‧於圖片中隱藏資訊之處理方法
110~170‧‧‧步驟

Claims (9)

  1. 一種於圖片中隱藏資訊之處理方法，包含：(a)取得至少一原始圖片區塊，其中該至少一原始圖片區塊包含複數個原始像素；(b)將該些原始像素分別指派為至少一檔頭像素、複數個邊緣資訊像素以及複數個隱藏資訊區塊，其中該些邊緣資訊像素以及該些隱藏資訊區塊間具對應關係；(c)對該些隱藏資訊區塊進行邊緣偵測，並根據偵測結果，產生每一該些隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，用以記錄對應之隱藏資訊區塊上之像素是否為邊緣像素；(d)將每一該些隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，嵌入至對應之邊緣資訊像素之像素值；(e)接收複數個待隱藏位元；以及(f)根據該些隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，將該些待隱藏位元嵌入至該些隱藏資訊區塊中之像素之像素值，以產生至少一資訊隱藏圖片區塊。
  2. 如請求項1所述之於圖片中隱藏資訊之處理方法，其中步驟(f)包含：取得用於邊緣像素之一邊緣隱藏位元數；將該邊緣隱藏位元數之資訊嵌入至該檔頭像素；以及根據該邊緣隱藏位元數，自該些待隱藏位元選出其中數個該待隱藏位元，嵌入至該些隱藏資訊區塊中屬於邊緣像素之像素之像素值。
  3. 如請求項2所述之於圖片中隱藏資訊之處理方法，更包含：根據該檔頭像素之一檔頭隱藏位元數，取得用於邊緣像素之一可選邊緣隱藏位元數；根據該些可選邊緣隱藏位元數，自該些待隱藏位元選出其中數個該待隱藏位元，分別嵌入至該些隱藏資訊區塊中屬於邊緣像素之像素之像素值，以分別產生複數個可選圖片區塊；根據該原始圖片區塊，分析該些可選圖片區塊之失真率；以及選擇該些可選邊緣隱藏位元數中，以其產生之可選圖片區塊之失真率最低者，作為該邊緣隱藏位元數。
  4. 如請求項2所述之於圖片中隱藏資訊之處理方法，更包含：自該檔頭像素取得該邊緣隱藏位元數之資訊；自該些邊緣資訊像素，取得對應之隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊；以及根據該邊緣隱藏位元數以及該些隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，自該資訊隱藏圖片區塊之該些隱藏資訊區塊屬於邊緣像素之像素，取得該些待隱藏位元。
  5. 如請求項1所述之於圖片中隱藏資訊之處理方 法，其中步驟(f)包含：取得用於非邊緣像素之一非邊緣隱藏位元數；將該非邊緣隱藏位元數之資訊嵌入至該檔頭像素；以及根據該非邊緣隱藏位元數，自該些待隱藏位元選出其中數個該待隱藏位元，嵌入至該些隱藏資訊區塊中屬於非邊緣像素之像素之像素值。
  6. 如請求項5所述之於圖片中隱藏資訊之處理方法，更包含：根據該檔頭像素之一檔頭隱藏位元數，取得用於非邊緣像素之一可選非邊緣隱藏位元數；根據該些可選非邊緣隱藏位元數，自該些待隱藏位元選出其中數個該待隱藏位元，分別嵌入至該些隱藏資訊區塊中屬於非邊緣像素之像素之像素值，以分別產生複數個可選圖片區塊；根據該原始圖片區塊，分析該些可選圖片區塊之失真率；以及選擇該些非可選邊緣隱藏位元數中，以其產生之可選圖片區塊之失真率最低者作為該非邊緣隱藏位元數。
  7. 如請求項5所述之於圖片中隱藏資訊之處理方法，更包含：自該檔頭像素取得該非邊緣隱藏位元數之資訊； 自該些邊緣資訊像素，取得對應之隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊；以及根據該非邊緣隱藏位元數以及該些隱藏資訊區塊之邊緣像素資訊，自該資訊隱藏圖片區塊之該些隱藏資訊區塊屬於非邊緣像素之像素，取得該些待隱藏位元。
  8. 如請求項1所述之於圖片中隱藏資訊之處理方法，其中該原始圖片區塊為4x4、1x16或16x1之像素所組成。
  9. 如請求項1所述之於圖片中隱藏資訊之處理方法，其中步驟a更包含：接收一原始圖片；以及自該原始圖片擷取該至少一原始圖片區塊。
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