一种基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法。首先，在视觉阈值控制指标下，确定Cover对应ECover的ICP插入编码空间的大小，对需隐藏信息M进行分割特征的统计，选择可以最大概率深度连续索引的数独序列及索引优化策略。然后基于索引优化策略及优选的数独序列进行索引，在ECover的ICP组的许可插入编码空间内，按行、列交替进行深度连续索引编码。最终实现，在保证视觉阈值条件下，提高信息隐藏bPP指标。最后，按编码规则的可逆规则，提取隐藏信息及恢复Cover。本方法支持信息加密特性，可以保护隐藏信息不被破译。

An image recoverable information hiding method based on Sudoku matrix index

The invention discloses an image recoverable information hiding method based on Sudoku matrix index. First, under the visual threshold control index, the size of the ICP insertion coding space for the Cover corresponding to the ECover is determined, and the segmentation features of the hidden information M are counted, and the Sudoku sequence and the index optimization strategy which can be used for the maximum probability depth continuous index are selected. Then index is based on the index optimization strategy and the preferred Sudoku sequence. In the license insertion code space of the ICP group of ECover, the depth continuous index encoding is alternately carried out by line and column. Finally, the bPP index of information hiding is improved under the condition of guaranteeing visual threshold. Finally, according to the reversible rules of encoding rules, we extract hidden information and recover Cover. This method supports information encryption and protects hidden information from being deciphered.

【技术实现步骤摘要】
一种基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法
本专利技术属于信息隐藏(InformationHiding)
，涉及一种图像可恢复信息隐藏方法，具体涉及一种基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法。技术背景信息隐藏是信息安全技术的一种。信息隐藏技术将信息隐藏于媒介编码中，利用媒介本身的特点，隐蔽隐藏信息，使被隐藏信息不容易被针对性的截获，分析。因这些特点，信息隐藏技术备受关注。因为，随着互联网应用深入，用户产生了不得不依赖于第三方进行的存储、传输、运算等操作的数据，而且越来越多，例如云存储，邮件发送与接收，云计算等。这些数据极易在用户不知情，不许可的情况下，被各种半诚实或者恶意的网络实体搜索，截获，复制，分析，甚至售卖；而一般分析算法，通常直接根据信息媒介特征进行搜索，因此，信息隐藏技术，有其独特的安全应用价值。目前，用于信息隐藏的媒介有多种形式：音乐，文本，图像，视频等。信息隐藏类方法的主要特点，是依赖在媒介编码上，实现载体信息可恢复或者不可恢复的信息隐藏。其中，载体可恢复的隐藏指，作为隐藏载体的媒介，在隐藏信息被抽取后，仍然可以无损恢复；不可恢复信息隐藏指，作为隐藏载体的媒介，在隐藏信息被抽取后，不能被恢复到编码之前的原始状态，即不能无损恢复。基于图像的信息隐藏技术，也分为载体图像可恢复与载体图像不可恢复两种。相对而言，可恢复的图像隐藏，需要在插入隐藏信息时，保留原始图像信息，理论上会相对不可恢复图像隐藏更难，或者其隐藏效率会更低。但最近提出的基于图像扩展的插入隐藏技术，用插值图像提供了更大信息隐藏编码空间的编码方法。这一方法的思路是：将信息插入前的原始图像，先按行、列以及对角线方向，问隔一个基本单色像素抽取一个基本像素单元的方法形成Cover图像，简称Cover；再将Cover按行，列以及对角线方向，间隔一个基本单色像素插入一个基本像素单元，形成扩展后的Cover图像集合，简称ECover。为描述方便，将Cover，ECover中的像素颜色单元称为CP，CP可以是RGB三元色中的R、G或者B；也可以是灰色图像中的灰度值；或者其他颜色，或者像素存储格式中的单色像素值。将ECover中直接继承自Cover的CP称为BCP，BCP在插入信息过程中必须保持信息不变；而将以插值形式补充的，可插入隐藏信息的新CP称为ICP。因此ECover包含Cover中所有BCP用于图像恢复，同时，扩展了大概三倍于BCP数量的ICP，可用于信息隐藏。需要补充，当下的研究ECover中ICP可用于信息插入的编码空间，并没有充分应用：要么只是按设计视觉阈值，直接插入原始信息，虽然PSNR(PeakSignaltoNoiseRatio)指标最大利用，但是bPP(bitPerpixel)指标没有最优；要么以固定的方式，在每个ICP中插入一个基于数独索引的绝对地址编码，实现相对较高bPP指标，但许可PSNR指标不能充分利用，因为绝对索引编码，在一个ICP中只能使用一次。因此，当前基于图像的可恢复隐藏技术，在视觉阈值指标一定情况下，并没有充分利用ECover中每个ICP的插入编码空间，实现bPP优化。或者说，当需要大量、高效信息插入时，在视觉阈值控制指标不严格情况下，缺乏一种有效提高编码效率的技术。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于索引数独矩阵序列的图像可恢信息隐藏方法。本专利技术的方法所采用的技术方案是：一种基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法，其特征在于：当有一组数字信息M需要隐藏，有一组供信息隐藏的电子图像时，用于信息隐藏的原始图像集合，记为Cover图像集合，简称为Cover；将Cover经像素插入处理后获得的用于信息隐藏图像集合，记为ECover图像集合，简称ECover；ECover隐藏信息之后称为Stego图像，简称Stego；在ECover中用于信息隐藏的最小操作单元，是图像中每个像素的单色分量，记为CP；ECover中，继承自Cover且保持不变的CP，记为BCP；基于BCP产生，用于隐藏信息的CP称为ICP；所述方法，具体包括以下步骤：步骤1：M与Cover参数预处理及数独矩阵序列{Qk}的生成；步骤1中，主要包括对信息M进行统计预处理与数独序列生成，即对Cover相应的ECover的统计特性分析，得到视觉阈值优化条件下，ECover中ICP插入信息编码空间大小；按ICP插入信息编码空间大小整数倍，对M信息在具体ECover中的分片，在给定或者随机生成的数独矩阵序列中，进行深度连续索引编码的优化分析及试算，输出ECover与其中隐藏分片配对优化的，矩阵序列及其最优策略参数，这一参数中的关键信息包括：M信息分片方法，连续搜索深度，连续搜索组合方向，记录连续搜索的起始地址表达，压缩编码方法等。尽量以最大概率生成在ICP组编码空间下，实现在数独中能进行深度连续索引编码最优或者次优结论；为了让操作具有完备性，避免Cover达不到预设视觉阈值指标情况，本专利技术优先推荐，按ICP编码空间大小，分析ECover不同视觉阈值变化的匹配关系，供用户选择。但本专利技术操作，也支持先设定视觉阈值，后计算ECover的编码空间情况。这一步骤输出是一些条件选择下编码空间最大化的信息表达的参数优化结果，以及用于索引的数独序列；步骤2：基于数独矩阵序列{Qk}的可恢复插入信息隐藏；步骤2中，需要根据步骤1的优化结果与提供的数独序列，及满足相应视觉阈值条件的ECover，基于已经生成的数独序列索引，按ECover编码许可空间，将待隐藏的M信息进行封装，然后以设计优化分组方式，基于索引矩阵，按优化参数确定的方式方法，按行，列交替方式深度相对寻址，生成压缩码组，并将其，按格式，插入到扩展之后的ECover中，所得图像称为Stego；对于信息插入控制优化参数，在封装的预留字节段填写,对于重要信息，也支持通过带外的方式(即不在隐藏媒介中存储)传递；这一阶段输出是Stego。步骤3：提取隐藏信息及恢复Cover。步骤3中，将Stego中所有隐藏信息按步骤2中所乃至的配置参数所描述的映射逻辑进行反向操作，即可以获得隐藏信息；如果需要Cover，可以按照ECover的扩展逻辑，反向操作恢复Cover，从而完成所有信息的还原。本专利技术针对需要大量、高效信息插入应用，区别于当前数独索引绝对编址索引的方法，设计了一种用相对连续寻址方法实现的深度连续索引编码方法，兼顾视觉阈值同时，提高bPP指标。即在视觉阈值控制指标不严格情况下，通过统计ECover编码空间大小，统计待隐藏信息M的在相应长度的bit分布特征，优选数独矩阵及其索引编码方法，或者说实现数独矩阵索引信息熵值与M信息熵值具有最大互换性；然后通过不是直接地址引用，而是相对连续地址引用方式，专利技术连续数独索引编码方法，压缩地址编码，实现ICP最大隐藏编码潜力，进行更高效率的信息隐藏。从而解决在视觉阈值许可条件下，现有基于数独矩阵索引的隐藏方法不能连续压缩多个由数独矩阵索支持的编码的情况，从而提高系统bPP能力。另外，并且本专利技术，可以直接基于原始图像作为Cover进行扩展与信息接入，无须依传统方法先抽取原始图像像素形成Cover，再插入ICP。本专利技术方法与现在的技术相比有如下优点和有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法，其特征在于：当有一组数字信息M需要隐藏，有一组供信息隐藏的电子图像时，用于信息隐藏的原始图像集合，记为Cover图像集合，简称为Cover；将Cover经像素插入处理后获得的用于信息隐藏图像集合，记为ECover图像集合，简称ECover；ECover隐藏信息之后称为Stego图像，简称Stego；在ECover中用于信息隐藏的最小操作单元，是图像中每个像素的单色分量，记为CP；ECover中，继承自Cover且保持不变的CP，记为BCP；基于BCP产生，用于隐藏信息的CP称为ICP；所述方法，具体包括以下步骤：步骤1：M与Cover参数预处理及数独矩阵序列{Qk}的生成；步骤2：基于数独矩阵序列{Qk}的可恢复插入信息隐藏；步骤3：提取隐藏信息及恢复Cover。

【技术特征摘要】
1.一种基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法，其特征在于：当有一组数字信息M需要隐藏，有一组供信息隐藏的电子图像时，用于信息隐藏的原始图像集合，记为Cover图像集合，简称为Cover；将Cover经像素插入处理后获得的用于信息隐藏图像集合，记为ECover图像集合，简称ECover；ECover隐藏信息之后称为Stego图像，简称Stego；在ECover中用于信息隐藏的最小操作单元，是图像中每个像素的单色分量，记为CP；ECover中，继承自Cover且保持不变的CP，记为BCP；基于BCP产生，用于隐藏信息的CP称为ICP；所述方法，具体包括以下步骤：步骤1：M与Cover参数预处理及数独矩阵序列{Qk}的生成；步骤2：基于数独矩阵序列{Qk}的可恢复插入信息隐藏；步骤3：提取隐藏信息及恢复Cover。2.根据权利要求1所述的基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法，其特征在于：所述CP或是RGB颜色的R、G或者B，或是灰度图像中的灰度，或是其他可以用数字表达的计算机存储的图像单色单元。3.根据权利要求1所述的基于数独矩阵索引的图像可恢复信息隐藏方法，其特征在于，步骤1的具体实现包括以下子步骤：步骤1.1：ECover编码空间计算及视觉阈值的选定；由Cover图像集合{Coveri}all，生成ECover用的插入函数f1、视觉控制阈值δ，选择生成合适的Cover子集Coverj及其编码空间Vj的集合{(Coverj,Vj)}selected；{(Coverj,Vj)}selected←F1.1({Coveri}all,δ,f1)其中，操作F1.1的确定方式为：或者根据Cover的ECover的逻辑例，统计其在不同的编码空间下的不同视觉阈值，根据用户优化需要，择优选择(Coverj,Vj)集合；或者根据用户事先给定视觉阈值控制参数，计算不同Cover对应ECover编码空间，择优选择(Coverj,Vj)集合；步骤1.2：M与ECover编码空间匹配特征统计与数独索序列{Qk}最优策略参数Param的选择；({Qk},Param)←F1.2(M,{(Coverj,Vj)}selected}操作F1.2统计M需要在Coverj中的隐藏的部分Mj，在ICP插入编码空间整数倍空间中，用不同的优化参数，在预先给定或者随机生成的数独矩阵序列中，计算得到相对最优结果，输出Coverj,Mj配对优化后的矩阵序列{Qk}，及其最优策略参数Param；Param中的关键信息包括：M信息分片方法、连续搜索深度、连续搜索组合方向、记录连续搜索的起始地址表达、压缩编码方法。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永辉，张明武，李兵兵，袁金龙，舒红章，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42