利用图像进行秘密信息隐藏的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用图像进行秘密信息隐藏的方法，主要解决现有技术无法同时兼顾鲁棒性和安全性的问题。其实现步骤是：1)发送方利用共享密钥从载体图像库中选取载体图像进行块分割，并对每一块选择伪随机数产生器，获取候选隐藏载体的概率分布；2)发送方创建载体图像的特征矩阵；3)发送方获取最终的特征矩阵集合和密钥空间大小；4)发送方利用最终的特征矩阵集合和密钥空间大小将秘密信息隐藏到载体中；5)发送方将获取的嵌入秘密信息后的载体集合发送给接收方；6)接收方获取秘密信息。本发明专利技术在兼顾隐藏系统鲁棒性的同时提高了隐藏系统的安全性，可用于在图像内容发生改变时，实时改变秘密信息在图像中的隐藏位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息安全
，特别涉及一种在图像中隐藏秘密的方法，可用于在图像内容发生改变时，实时改变秘密信息在图像中的隐藏位置。
技术介绍
国际国内有关图像秘密信息隐藏的科技文献有很多，在这些文献里，主要考虑空域的办法和变换域的办法。其中基于空域的隐藏技术主要是采用最低有效位LSB算法。发送方在发送信息前，用二进制秘密信息的比特位逐一替换载体图像像素的最低有效位，从而把秘密信息隐藏在载体图像中。空域信息隐藏技术的隐藏容量大，但是其难以抵抗滤波、压缩等攻击，所以这种方法不够鲁棒。基于变换域的信息隐藏技术主要是采用不同的变换，把对像素数据的修改转移到对变换域系数的修改上。常用的变换包括：离散余弦变换DCT、离散小波变换DWT、离散傅立叶变换DFT。操作原理是，发送方在发送信息前，对载体图像进行分块，并选取合适的分块进行变换，例如，DCT，然后把秘密信息嵌入在变换后的系数当中。接着，把改变后的分块进行逆变换，得到包含秘密信息的载体。变换域信息隐藏技术的隐藏容量不高，但是具备强鲁棒性，能够有效抵抗滤波、压缩等攻击。由以上描述可知，现有的隐藏办法主要考虑了隐藏的不可感知性和鲁棒性，未曾涉及安全性。这将会使攻击者可以通过攻破系统的安全性获取系统的密钥，进而获取隐藏的消息，此时系统的强鲁棒性也失去了其存在的意义。而且据最新研究资料表明，能够同时兼容鲁棒性以及安全性的确切方法尚未提出。因此，在提高隐藏系统的鲁棒性的同时又可以兼顾到安全性，是现有技术急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术存在的不足，提出一种利用图像进行秘密信息隐藏的方法。以在兼顾隐藏系统鲁棒性的同时，提高其安全性。本专利技术的技术方案是这样实现的：一.技术原理：为了解决信息隐藏技术中的安全性问题，本专利技术的关键技术是建立载体图像的特征矩阵集合A。载体图像特征矩阵集合的建立是指用矩阵来描述载体数据的分布。载体数据的分布是指图像像素的分布或者图像分块的分布。通过与载体数据分布的均值进行比较，不断的对原始数据进行划分，使得高分布的数据在矩阵中占据较多的元素，相反，则占据较少的元素。这样只通过特征矩阵就可以很直接的显示出不同秘密信息在不同选择下与载体的对应关系。同时，特征矩阵中每一行中不为零的元素有且只有一个，并且不同矩阵中同一行中不为零的元素的位置相互正交。因此，特征矩阵集合A不仅使得载体的选择遵循其自身的分布而且能够置乱其与秘密信息之间的对应关系。隐藏系统的安全性可表示为：Security＝I(A,k)，其中I表示载体图像中的特征，k表示共享密钥。为了实现隐藏系统的鲁棒性，在嵌入秘密信息时，根据载体内容获取可变化的嵌入深度α。嵌入深度α主要是通过计算相应位置局部数据的方差来实现的。当局部数据的方差越大时，说明数据的变化越大，图像局部像素较为分散，能够嵌入较多的信息，相反则只能嵌入较少量的信息。隐藏系统的鲁棒性可表示为Robust＝I(α,λ)，其中，I表示载体图像中的特征，λ表示拉伸系数，用来控制整体的嵌入效果。二.符号和缩写k为共享密钥；T为选取载体时的阈值；CS为候选隐藏载体集合；n为候选隐藏载体集合的空间大小；PC＝{p1,p2...,pi,...,pn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用图像进行秘密信息隐藏的方法，包括：(1)发送方利用共享密钥k从载体图像库中选取载体图像进行块分割，并对每一块选择伪随机数产生器，将密钥k作为初始种子，获取候选隐藏载体CS的概率分布PC＝{p1,p2...,pi,...,pn}，pi是概率分布PC中的第i个元素，i＝1,...,n，n是候选隐藏载体集合CS的空间大小；(2)发送方创建载体图像的特征矩阵：(2a)发送方初始化特征矩阵集合A＝{A1,A2...,Aj,...,Am}和密钥空间大小|K|，将特征矩阵集合A中的每个矩阵都置为空，同时将密钥空间大小|K|置为零，执行(2b)，其中Aj表示特征矩阵集合A中的第j个矩阵，j＝1,...,m；(2b)发送方判断概率分布PC的元素是否全为零：若全为零则不改变特征矩阵集合A和密钥空间大小|K|，执行结束，得到最终的特征矩阵集合A′，该A′的空间数值大小等于秘密信息的空间数值大小m，A′中行的数值大小等于密钥空间数值大小|K|′，A′中列的数值大小等于候选隐藏载体集合CS的空间数值大小n；否则，执行(2c)；(2c)发送方对概率分布PC中的元素按照从大到小的顺序进行排列，即，执行(2d)，其中表示排序后PC中的第i个元素，σi表示的下标，i＝1,...,n；(2d)发送方修改排序后概率分布PC的前m个元素，使其余元素不发生改变，执行(2e)，其中是修改后的概率分布PC中的元素，m的数值大小与秘密信息的空间大小相同，并且1≤m＜n，δ是概率分布PC中元素的修改变量；(2e)返回(2b)重新判断修改后的概率分布PC，同时修改特征矩阵集合A中每个特征矩阵Aj，令Aj＝Aj+δet，并将密钥空间增大为|K|＝|K|+m，其中e表示单位行向量，t表示e中值为1的元素的坐标，t＝((z+j)mod m)+1，z,j＝1,...,m；(3)发送方获取最终的特征矩阵集合A′＝{A′1,A′2,...,A′j,...,A′m}和密钥空间大小|K|′，其中A′j表示最终的特征矩阵集合中A′的第j特征矩阵，|K|′表示最终的密钥空间大小；(4)发送方利用最终的特征矩阵集合A′和密钥空间大小|K|′将秘密信息隐藏到载体中：(4a)发送方利用秘密信息X＝(x1,x2,...xj,...,xm)从特征矩阵集合A′中选取与秘密信息xj对应的矩阵A′j，其中xj表示秘密信息X中的第j个元素，j＝1,...,m；(4b)发送方利用A′j和密钥k选取A′j(k,i)≠0的元素所在列对应的载体作为隐藏秘密信息xj的载体，其中A′j(k,i)表示矩阵A′j中第k行第i列的元素，i＝1,...,n，j＝1,...,m，载体是候选隐藏载体集合CS中的一个元素，(4c)发送方计算选定载体的方差定义秘密信息的嵌入深度αj，j＝1,...,m；(4d)发送方利用嵌入深度αj，把秘密信息嵌入到相应的载体数据中，主要采用加性数据修改方式嵌入秘密信息，其中sj表示隐藏秘密信息xj后的载体；(5)发送方将获取的嵌入秘密信息后的载体集合S＝{s1,s2,...,sj,...,sm}发送给接收方；(6)接收方获取秘密信息：(6a)接收方采用滤波方式估计出嵌入秘密信息后的载体集合S中的秘密信息X′；(6b)接收方根据估计出的秘密信息X′利用最终的特征矩阵集合A′，获取估计秘密信息X′与隐藏载体之间的对应关系；(6c)接收方根据获取的估计秘密信息X′与隐藏载体之间的对应关系，对估计秘密信息X′进行反排列获取真正的秘密信息X。...

【技术特征摘要】
1.一种利用图像进行秘密信息隐藏的方法，包括：
(1)发送方利用共享密钥k从载体图像库中选取载体图像进行块分割，并对每一块选...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世勇，孙森，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61