基于SBDE的无损图像信息隐藏方法技术

本发明专利技术提出了一种基于重要信息位差分扩展（SBDE）的无损图像信息隐藏方法。隐藏信息提取后，能无损地复原原始图像。同时，对非恶意攻击也具有一定抗击能力。本发明专利技术首先将载体图像分成高位和低位子图像，然后计算高位图像像素对差分，通过平移差分将待隐藏数据嵌入在高位图像中。差分的平移量和平移规则是固定的，隐藏的无损性得到了保障。由于图像分成了高位和低位部分，即使出现了对低位图像的非恶意攻击，高位图像也不受影响，这就实现了方法的健壮性。接收端将接收的图像分解，从高位子图像中提取秘密信息，再将低位子图像叠加重构载体图像。本发明专利技术具有隐藏容量大、抗压能力强和实现复杂度低的优点，最大相对隐藏容量可达0.8bpp。

Lossless image information hiding method based on SBDE

The invention provides an important information difference based on extended (SBDE) lossless image information hiding method. After hiding information extraction, the original image can be recovered without damage. At the same time, non malicious attacks also have a certain ability to resist. The invention firstly divides the carrier image into high and low sub images, and then calculates the difference between the pixels of the high image, and embeds the data to be embedded in the high image by the translation difference. The differential translation and translation rules are fixed, and the hidden lossless is guaranteed. As the image is divided into high and low parts, even if there is a non malicious attack on the low-level image, the high image is not affected, so the robustness of the method is achieved. The receiver decomposes the received image, extracts the secret information from the high bit image, and then maps the low bit image to the carrier image. The invention has the advantages of large hiding capacity, strong compression resistance and low realization complexity, and the maximum relative hiding capacity is up to 0.8bpp.

【技术实现步骤摘要】
基于SBDE的无损图像信息隐藏方法
本专利技术涉及一种图像信息隐藏方法，特别涉及一种具有鲁棒性的高容量的图像信息隐藏的方法。属于信息安全，保密通信与多媒体应用领域。
技术介绍
随着Internet的迅速发展和广泛应用，信息安全问题日益突出，信息隐藏技术作为一种新兴技术，已成为信息安全领域的一个重要组成部分。在信息安全领域，存在一种需求：将某种特殊信息隐藏在图像中，该特殊信息用来作为所有权或认证的标志，或作为保密通信数据。采用现有的加密技术处理图像产生的是不可读的文件，而在信息安全、保密通信与多媒体应用领域要求原图像必须是可读和可见的,因此现有的加密技术不适合以图像为载体的信息隐藏。采用现有的方法，以图像为载体的信息隐藏存在3个问题：1、隐藏信息使图像载体数据量发生变化，2、隐藏信息不具有抗干扰或攻击能力。本专利技术涉及一种图像信息隐藏方法，特别涉及一种具有鲁棒性的高容量的图像信息隐藏的方法。属于信息安全，保密通信与多媒体应用领域。如何既能够提高容量，又能够减小或者保持图像的质量，这也是信息隐藏设计者必须所面临的问题。针对高容量的信息隐藏,研究者提出一些算法，取得一定成果，但有待进一步提高。最低有效位（LSB）隐藏方法是最简单的一种信息隐藏方法，它用待隐藏的信息比特直接替换载体图像的最低有效位，隐藏容量可以达到1/8，但是没有抗压缩能力，经过数据压缩后，隐藏的秘密信息无法正确恢复。最高有效位（MSB）方法是一种无法使用的信息隐藏方法，它用待隐藏的信息比特直接替换载体图像的最高有效位，不考虑载体质量则隐藏容量可以达到1/8，且具有一定的抗压缩能力，但是该方法完全破坏了载体图像，即使不经过数据压缩等处理，也无法恢复载体图像。随后学者提出的数字水印方法(LDT)，进一步提高了容量，基于直方图的可逆信息隐藏方法(HMPD)，通过修改直方图来隐藏信息，利用直方图和整数变化，提出的大容量可逆的水印方法(EGIT)，以及自适应的信息隐藏方法(ARW)，虽然进一步提高隐藏的容量，而获得较低的图像失真，但其容量和图像质量仍有待于提高。BBE方法将原始图像的二进制低位平面嵌入到高位平面，然后再将信息嵌入在低位平面中。提高了嵌入容量，但含密图像只要经受一点点的攻击，无法正确提取隐藏信息，鲁棒性较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：1、隐藏信息使图像载体数据量发生变化，2、隐藏信息不具有抗干扰或攻击能力。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是提供一种基于重要信息位差分扩展（SBDE）的无损图像信息隐藏方法。该方法的实现步骤如下：(1)将载体图像分解为高位和低位2幅子图像，子图像与载体图像大小相同，从中选择高位载体子图像用于隐藏秘密信息；(2)对高位图像每行按照从左至右的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；(3)对高位图像第1列按照从上至下的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；(4)将秘密信息转化为二进制码流并采用平移差分值的信息隐藏方法嵌入高位载体子图像中，得到含密载体子图像；(5)将所有含密高位载体子图像和地位子图像叠加重构成一幅含密图像进行传输；(6)接收端将含密图像按照同样方法分解得到含密高位载体子图像和低位子图像，并从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息；(7)将提取信息后复原的高位子图像与低位子图像进行叠加重构得到完整的载体图像。所述步骤（1）中所述的将载体图像分解为高位子图像IHSB和低位子图像ILSB的计算式为：QUOTE和QUOTE，其中n为像素二进制位平面。然后选取相关性大的高位子图像IHSB作为载体子图像。所述步骤（2）中所述的扫描顺序，像素对的差分计算式为：QUOTE，其中QUOTE，QUOTE，h与w分别为图像的高和宽。所述步骤（3）中所述的扫描顺序，像素对的差分计算式为：QUOTE，其中QUOTE，h为图像的高。所述步骤（4）中所述的秘密信息转化为二进制码流的方法为：把秘密信息按位重复r次并进行置乱处理转化为二进制码流，其中r为大于等于1的奇数。步骤所述（4）中所述的密码信息嵌入计算式分别为：其中，QUOTE,QUOTE。其中，QUOTE。上两式中a,b分别为差分d(i,j)中统计量最大的两个数，且满足a<b，QUOTE，t为嵌入信息位。所述步骤（5）中所述含密图像的重构的计算式为：QUOTE所述步骤（6）中所述含密图像的分解同权利要求2相同。所述步骤（6）中所述从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息的计算式分别为：其中，QUOTE其中，QUOTE，QUOTE。上两式中S(K)为提取出的第k个密码信息位。所述步骤（6）中所述从含密高位载体子图像中回复的高位载体子图像的计算式分别为：其中，QUOTE其中，QUOTE，QUOTE。所述步骤（7）中所述重构载体图像的计算式为：。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术突破了常规信息隐藏算法的局限性，采用国内外公认无法应用于信息隐藏领域的最高位替换方法，在嵌入过程中首先将载体图像分成两个独立在子图像，利用高位载体子图像的高相关性解决隐藏容量、鲁棒性，大大改善了隐藏方法的性能；(2)本专利技术在嵌入好信息后，再将含密高位载体子图像和低位子图像叠加成完整的含密图像，没有隐藏信息的低位子图像即使损伤，隐藏的秘密信息恢复并不受影响，具有高质量和抗攻击能力；(3)本专利技术技术方案独特，实现方式简单，实现复杂度远远低于常规空域、变换域信息隐藏方法，实用性大大提高；(4)本专利技术的隐藏方法可根据需要来设置隐藏容量，且可选择范围较大，具有容量可控、调节灵活、使用方便等优点。图1基于SBDE的无损图像信息隐藏方法为本专利技术流程图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于SBDE的无损图像信息隐藏方法，其特征在于步骤如下：(1)将载体图像分解为高位和低位2幅子图像，子图像与载体图像大小相同，从中选择高位载体子图像用于隐藏秘密信息；(2)对高位图像每行按照从左至右的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；(3)对高位图像第1列按照从上至下的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；(4) 将秘密信息转化为二进制码流并采用平移差分值的信息隐藏方法嵌入高位载体子图像中，得到含密载体子图像；(5)将所有含密高位载体子图像和地位子图像叠加重构成一幅含密图像进行传输；(6)接收端将含密图像按照同样方法分解得到含密高位载体子图像和低位子图像，并从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息；(7)将提取信息后复原的高位子图像与低位子图像进行叠加重构得到完整的载体图像。

【技术特征摘要】
1.基于SBDE的无损图像信息隐藏方法，其特征在于步骤如下：(1)将载体图像分解为高位和低位2幅子图像，子图像与载体图像大小相同，从中选择高位载体子图像用于隐藏秘密信息；(2)对高位图像每行按照从左至右的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；(3)对高位图像第1列按照从上至下的顺序扫描形成像素对，并计算像素对的差分；(4)将秘密信息转化为二进制码流并采用平移差分值的信息隐藏方法嵌入高位载体子图像中，得到含密载体子图像；(5)将所有含密高位载体子图像和地位子图像叠加重构成一幅含密图像进行传输；(6)接收端将含密图像按照同样方法分解得到含密高位载体子图像和低位子图像，并从含密高位载体子图像中提取隐藏的秘密信息；(7)将提取信息后复原的高位子图像与低位子图像进行叠加重构得到完整的载体图像。2.根据权利要求1所述的基于SBDE的无损图像信息隐藏方法，其特征在于：1)所述步骤(1)及所述步骤(6)中所述的将载体图像分解为高位子图像IHSB和低位子图像ILS...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪维清，汪维富，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50