一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法，其特征是，包括如下步骤：1）图像信息隐藏；2）隐藏图像恢复，所述图像信息隐藏包括（1）按多备份信息进行图像信息隐藏；（2）根据权重确定隐藏份数；（3）按权重进行隐藏。这种方法恢复的隐藏图像像素高位较多，恢复的隐藏图像具有较高的峰值信噪比。

A multi backup image hiding and recovery method based on weight

The invention discloses a weight-based multi-backup image hiding and restoration method, which is characterized by the following steps: 1) image information hiding; 2) hiding image restoration, which includes: (1) hiding image information according to multi-backup information; (2) determining the number of hiding parts according to weight; (3) weighting Hide again. The hidden image recovered by this method has many high bits, and the recovered hidden image has a high peak signal-to-noise ratio.

【技术实现步骤摘要】
一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法
本专利技术涉及图像处理领域和信息安全领域，具体是一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法。
技术介绍
随着网络技术的发展，信息安全备受人们的关注。信息隐藏作为信息安全的重要研究领域，得到了广泛应用。信息隐藏目的是将秘密信息嵌入到载体中，让截获者察觉不到隐秘通信的存在，从而实现安全通信。信息隐藏主要有不可逆和可逆信息隐藏两类。已有的不可逆信息隐藏方法包括：基于最低有效位隐藏方法、基于像素差分方法和基于模操作隐藏方法。基于最低有效位隐藏方法是先将秘密比特对应于载体图像的像素比特，如果秘密比特与像素比特相同，原始载体保持不变，否则改变相应的像素比特位，提取秘密信息时，直接将载密数据的LSB取出即可；基于像素差分方法是先计算像素对的差值，然后调整差值使其等于待嵌入的数值，因此提取信息时，可直接计算像素差值实现；基于模操作隐藏方法：主要使用模运算来实现，当模为2k时，其嵌入过程与k位的LSB策略相似。可逆信息隐藏是接收方收到载密信息后，在载密信息中提取秘密信息并能无损的恢复出原始的载体信息。已有的可逆信息隐藏方法包括基于无损压缩方法、基于差分扩展方法和基于直方图偏移方法。基于无损压缩方法是将图像中的部分信息通过无损压缩算法压缩，得到隐藏空间隐藏秘密信息，提取秘密信息后对压缩信息解压恢复出原始图像；基于差分扩展方法中，两个相邻像素为1组隐藏1位秘密信息，修改相邻两个像素使他们差值与2的模等于秘密信息，差值与2的商为原来两个像素的差值，恢复时先计算两个相邻像素的差值，用差值恢复秘密信息，修改两个像素使他们的差等于这个差值，实现图像的恢复；直方图偏移方法中，统计载体图像的直方图，找出直方图中峰值点和最小值点，在峰值点对应像素中隐藏信息，修改图像中最小值点与峰值点之间像素的值，使他们的值不等于像素隐藏信息后的值，恢复时先根据记录的峰值提取秘密信息，再改变像素值介于峰值和最小值之间的像素，实现载体图像的恢复。对信道中截获的图像进行剪切是一种常见的破坏方式，上述方法却很难从部分被剪切的图像中恢复秘密信息，算法的鲁棒性不高。载密图像在信道中传输时，截获者虽然不能从截获图像中正确的提取出秘密信息，如果对图像进行如加噪、滤波、剪切、压缩、旋转等处理，会破坏被隐藏的秘密信息。能在破坏后的载密图像中正确提取出有效的秘密信息，则能提高载密图像的鲁棒性，进一步提高秘密信息的安全。因此抗剪切信息隐藏方法在版权保护、拷贝控制、操作跟踪、认证和签名等领域具有重要的应用价值。大部分空域抗剪切隐藏算法是通过修改像素的低位实现对秘密信息的隐藏，如果隐藏的秘密信息在载体图像中的分布是均匀的，主要是通过对多份秘密信息进行冗余嵌入，即嵌入多个秘密信息的副本实现抗剪切攻击。首先，根据载体图像隐藏容量和秘密信息大小确定秘密信息的隐藏的份数，然后根据备份数确定拉丁方阵为嵌入模板，利用该模板将多个秘密信息副本嵌入到载体图像中，若秘密信息为图像时，高位对于像素值的影响大，低位对像素值的影响小。而现有的抗剪切方法中像素不同的比特位具有相同隐藏份数，若对像素的不同比特位确定不同的隐藏份数，隐藏图像的恢复效果可以进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法。这种方法恢复的隐藏图像像素高位较多，恢复的隐藏图像具有较高的峰值信噪比。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法，与现有技术不同的是，包括如下步骤：1)图像信息隐藏：所述图像信息隐藏包括：(1)按多备份信息进行图像信息隐藏：将隐藏图像分为m个大小相同的图像块，每个图像块作为一组隐藏信息，共m组隐藏信息，按顺序遍历图像块中的像素，将每个像素从低位到高位排列得到图像块隐藏信息，记m组隐藏信息为s1,s2,…,sm，设每组隐藏信息的备份数为h，根据每组隐藏容量l、隐藏组数m、备份数h和载体图像的隐藏位数选择选择个像素的载体图像，其中表示上取整，将载体图像分为m×h个载体块，每个载体块为大小相同的正方形区域，正方形区域能够隐藏一组隐藏信息，选择模板矩阵，将隐藏信息si(1≤i≤m)隐藏到模板矩阵元素i对应的h个载体块中，完成多备份图像隐藏；(2)根据权重确定隐藏份数：由于隐藏信息是图像，载体图像中每个载体块都隐藏一组信息，在这个载体块中高位信息和低位信息均匀分布且数量都相同，由于高低位信息的权重不同，因此通过权重确定高低位的隐藏份数，增加重要的隐藏信息隐藏的备份数，进一步提高隐藏图像的安全性，隐藏图像像素值由8个二进制比特位来计算，第n位的权重为2n-1，隐藏图像高低位具有不同的权重，高位权重大对图像的影响大，低位权重小对图像的影响小，因此可减少低位隐藏数量，增加高位的隐藏数量，由于同一份信息隐藏在多个不同载体块中，首先找出隐藏相同信息距离最远的两个载体块，设kn(n＝1,2,3,4,5,6,7,8)为两个载体块中像素第n位隐藏信息的备份数，则有：如果不考虑权重问题，隐藏信息均匀分布，则有：kn＝2(n＝1,2,3,4,5,6,7,8)(2)由于像素位的权重不同，高位权重大，低位权重小，为了提高隐藏图像安全性，高位隐藏信息的备份数多，低位隐藏信息的备份数小，因此每位的备份数满足：k1≤k2≤k3≤k4≤k5≤k6≤k7≤k8(3)高低位隐藏信息的总备份数为16，根据权重确定隐藏份数时，要增加高位隐藏信息的备份数，就要相应减少低位隐藏信息的备份数，由于隐藏信息像素第1位、第2位和第3位权重小，对像素值的影响也就小，因此令k1＝k2＝k3＝1，对像素低3位只留1份信息，增加高位隐藏数量，因此对于kn(n＝4,5,6,7,8)需要满足如下条件：k8、k7的值越大，抗高强度噪声效果较好；若k4≥2，对较低噪声强度效果较好，因此，k4,k5,k6,k7,k8的取值范围是：k4∈{1,2}，k5∈{2,3}，k6∈{2,3}，k7∈{3,4}，k8∈{3,4}，在kn(n＝4,5,6,7,8)的取值范围内，选择一组k4,k5,k6,k7,k8的值确定隐藏份数；(3)按权重进行隐藏：a：像素的多备份隐藏：每个像素隐藏在多个不同的块中，设像素p隐藏在A和B两个块中的8个位分别为和根据权重确定高低位的隐藏份数为kn(n＝1,2,3,4,5,6,7,8)，若则低s位只保留1份数据，增加s比特高位信息；若表示要增加第t位到第8位的s比特高位信息，通过替换低s位来增加高位隐藏份数，实现权重的多备份隐藏，为了使高位分布均匀在两个不同的块中，若s为偶数，则低s位载体为若s为奇数时，则低s位载体为根据高位的备份数kn确定隐藏信息，设高位隐藏信息为b1,b2,…,bs，从第8位开始，到第t位结束，每位取kn-2(n＝t,t+1,...,7,8)份，因此令：其中这样可得到高位隐藏信息，将s比特高位隐藏信息用替换方式进行隐藏，若s为偶数，b1,b2,…,bs依次替换若s为奇数，b1，b2,…,bs依次替换完成像素p基于权重的信息隐藏；b：多备份隐藏：由于每个载体块有四个顶点，计算一个载体块的每个顶点到另一载体块4个顶点的欧式距离，设这16个距离分别是d1,d2,...,d16，令：d＝min(d1,d2,...,d16)(5)则称本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法，其特征是，包括如下步骤：1)图像信息隐藏：所述图像信息隐藏包括，(1)按多备份信息进行图像信息隐藏：将隐藏图像分为m个大小相同的图像块，每个图像块作为一组隐藏信息，共m组隐藏信息，按顺序遍历图像块中的像素，将每个像素从低位到高位排列得到图像块隐藏信息，记m组隐藏信息为s1,s2,…,sm，设每组隐藏信息的备份数为h，根据每组隐藏容量l、隐藏组数m、备份数h和载体图像的隐藏位数选择选择

【技术特征摘要】
1.一种基于权重的多备份图像隐藏及恢复方法，其特征是，包括如下步骤：1)图像信息隐藏：所述图像信息隐藏包括，(1)按多备份信息进行图像信息隐藏：将隐藏图像分为m个大小相同的图像块，每个图像块作为一组隐藏信息，共m组隐藏信息，按顺序遍历图像块中的像素，将每个像素从低位到高位排列得到图像块隐藏信息，记m组隐藏信息为s1,s2,…,sm，设每组隐藏信息的备份数为h，根据每组隐藏容量l、隐藏组数m、备份数h和载体图像的隐藏位数选择选择个像素的载体图像，其中表示上取整，将载体图像分为m×h个载体块，每个载体块为大小相同的正方形区域，正方形区域能够隐藏一组隐藏信息，选择模板矩阵，将隐藏信息si(1≤i≤m)隐藏到模板矩阵元素i对应的h个载体块中，完成多备份图像隐藏；(2)根据权重确定隐藏份数：载体图像中每个载体块都隐藏一组信息，在这个载体块中高位信息和低位信息均匀分布且数量都相同，隐藏图像像素值由8个二进制比特位来计算，第n位的权重为2n-1，同一份信息隐藏在多个不同载体块中，首先找出隐藏相同信息距离最远的两个载体块，设kn(n＝1,2,3,4,5,6,7,8)为两个载体块中像素第n位隐藏信息的备份数，则有：如果不考虑权重问题，隐藏信息均匀分布，则有：kn＝2(n＝1,2,3,4,5,6,7,8)(2)每位的备份数满足：k1≤k2≤k3≤k4≤k5≤k6≤k7≤k8(3)高低位隐藏信息的总备份数为16，隐藏信息像素第1位、第2位和第3位权重小，对像素值的影响也就小，因此令k1＝k2＝k3＝1，对像素低3位只留1份信息，增加高位隐藏数量，因此对于kn(n＝4,5,6,7,8)需要满足如下条件：k8、k7的值越大，抗高强度噪声效果较好；若k4≥2，对较低噪声强度效果较好，因此，k4,k5,k6,k7,k8的取值范围是：k4∈{1,2}，k5∈{2,3}，k6∈{2,3}，k7∈{3,4}，k8∈{3,4}，在kn(n＝4,5,6,7,8)的取值范围内，选择一组k4,k5,k6,k7,k8的值确定隐藏份数；(3)按权重进行隐藏：包括，a：像素的多备份隐藏：每个像素隐藏在多个不同的块中，设像素p隐藏在A和B两个块中的8个位分别为和根据权重确定高低位的隐藏份数为kn(n＝1,2,3,4,5,6,7,8)，若则低s位只保留1份数据，增加s比特高位信息；若表示要增加第t位到第8位的s比特高位信息，通过替换低s位来增加高位隐藏份数，实现权重的多备份隐藏，若s为偶数，则低s位载体为若s为奇数时，则低s位载体为根据高位的备份数kn确定隐藏信息，设高位隐藏信息为b1,b2,…,bs，从第8位开始，到第t位结束，每位取kn-2(n＝t,t+1,...,7,8)份，因此令：其中这样可得到高位隐藏信息，将s比特高位隐藏信息用替换方式进行隐藏，若s为偶数，b1,b2,…,bs依次替换若s为奇数，b1，b2,…,bs依次替换完成像素p基于权重的信息隐藏；b：多备份隐藏：由于每个载体块有四个顶点，计算一个载体块的每个顶点到另一载体块4个顶点的欧式距离，设这16个距离分别是d1,d2,...,d16，令：d＝min(d1,d2,...,d16)(5)则称d为两个载体块距离，每一组隐藏信息隐藏在h个载体块中，按距离对这h个载体块进行分组，依次计算行坐标为1的载体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张显全，董玉，俞春强，唐振军，陈艳，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西,45