一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法技术

本发明专利技术涉及一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法，其特征在于：首先将载体图像和秘密信息分别进行分组，同时生成汉明码检验矩阵，然后根据基于汉明码的隐写算法的嵌入方案确定需要+1或者‑1翻转的载体像素，再运用像素频数平衡算法决定对该像素进行+1或者‑1处理，最后将像素块合并后形成隐写图像通过公共信道发送给接受者。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：本发明专利技术在嵌入秘密信息时，能使得载体图像与得到的隐写图像像素的频数尽量达到平衡状态，即保持不变或者改变很小，这相应地会提高隐写系统的安全性。

A digital image steganography method for maintaining pixel frequency balance

The invention relates to a digital image steganography method for maintaining pixel frequency balance, which is characterized in that the carrier image and secret information are grouped separately and the Hamming code checking matrix is generated at the same time, and then the carrier pixels requiring +1 or 1 flipping are determined according to the embedding scheme of the steganography algorithm based on the Hamming code, and are transported again. The pixel frequency balance algorithm is used to decide whether the pixel is processed by + 1 or 1, and finally the steganographic image is formed after the pixel blocks are merged and transmitted to the recipient through the common channel. Compared with the prior art, the invention has the advantage that the frequency of the carrier image and the steganographic image pixels can be balanced as far as possible when the secret information is embedded, that is, the frequency of the carrier image and the steganographic image pixels can be kept unchanged or changed very little, which correspondingly improves the security of the steganographic system.

【技术实现步骤摘要】
一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法
本专利技术涉及一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法。
技术介绍
随着现代社会的不断发展，多样化的通讯手段带来的信息安全问题日益严重。隐写术作为信息安全领域的一个重要分支，其利用了数字媒体中存在的冗余来隐藏信息，以此提高信息传递的安全性。线性隐写码是一种基于矩阵嵌入的隐写方案，其利用了载体图像矩阵与秘密信息矩阵之间的线性关系，实现秘密信息嵌入。因其算法高效且易于实现，被F5、EALSBMR等主流隐写算法所采用。设计一种隐写方法的目标是嵌入相同大小的信息时尽可能减少对载体对象的修改量，同时尽可能减少对载体对象进行修改所造成的失真。Ron最早提出了基于二元汉明码的隐写方案，在该方案中，一个载体比特位的修改可以代表多位秘密信息。其优点在于嵌入率高，信息容量大，但同时也会造成较大的载体图像失真。针对这样的问题，研究者在矩阵嵌入的框架下改进编码来减小隐写失真。Fridrich等人在基于线性矩阵嵌入的框架下提出了湿纸编码方案，其根据特定的规则选择出可以修改的载体比特。这种编码方案一定程度上降低了嵌入带来的失真但同时也降低了秘密信息的嵌入率。还有使用RM码在二值图像中进行矩阵嵌入，实现了较高的嵌入效率。面向载体位置可选的矩阵嵌入也是减小失真的一种途径。另外，还有利用图匹配理论确定载体图像的修改位置和修改方式。也有通过边缘检测提取图像中边界像素，将这些位置列为可修改的比特位。相较于Ron提出的汉明码嵌入，以上两种方法能够很好的降低载体图像的失真，但其图像特性会对其算法性能有较大的影响，可能造成嵌入容量大幅下降和隐写算法复杂性的增加。当前基于汉明码的隐写算法改进主要在载体图像像素和载体图像的选择上，这些算法在一定程度上能降低载体图像的失真，提高嵌入效率，但会相应地降低隐写的嵌入容量。本文提出了一种。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法，该方法能使得载体图像与插入秘密信号后的隐写图像像素的频数尽量达到平衡状态。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法，用于在载体图像中插入秘密信息，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、将载体图像进行分组，得到多个长度为7比特位的分组载体图像；将秘密信息也进行分组，得到多个长度为3比特位的分组秘密信息；然后将其中一块分组秘密信息分别对应插入其中一块分组载体图像中；设其中的一个分组载体图像为x＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7为分组载体图像中不同比特位的像素值，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7∈{0,1,…,255}；其中一个分组秘密信息为m＝(m1,m2,m3)；m1,m2,m3∈{0,1}；然后将分组秘密信息m插入分组载体图像x中；步骤2、将分组载体图像x中的7个像素值转化为二进制然后求取最低位，形成新信息向量为y＝(y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7)；其中yi＝ximod2，i＝1、2、3、4、5、6、7；步骤3、生成大小为3×7的校验矩阵H步骤4、计算将所得的sT＝(s1,s2,s3)转化为十进制数i，其中i＝s1*22+s2*2+s3；其中yT为y的转置矩阵；mT为m的转置矩阵；sT为s的转置矩阵；为异或数学运算符号；i便是分组载体图像x＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)中需要进行+1或-1翻转处理的像素元素的下标，,i＝1,2,…,7；步骤5、使用像素频数平衡的策略对步骤4中得到的xi进行+1或-1的处理：使用像素频数平衡的策略时，在对分组载体图像x执行分组秘密信息m嵌入之前，设xi的像素值为k，k＝0,1,…,255，然后设定像素频数变化记录表pk，pk记录分组载体图像中不同像素值在分组秘密信息嵌入过程中数量个数的增加或者减少的情况，pk的初始值根据分组载体图像x中7个比特位的不同像素值的个数获得；将分组秘密信息m嵌入分组载体图像x过程中像素值xi与像素频数变化表pk按照下表中指定方案进行处理：步骤6、重组隐写图像：完成分组载体图像x中的像素xi进行+1或-1翻转处理后，对分组载体图像x的像素进行重组形成分组隐写图像，然后将所有分组隐写图像重组得到嵌入秘密洗后的隐写图像。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术在嵌入秘密信息时，能使得载体图像与得到的隐写图像像素的频数尽量达到平衡状态，即保持不变或者改变很小，这相应地会提高隐写系统的安全性。附图说明图1为本专利技术实施例中保持像素频度平衡的数字图像隐写方法流程图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。本专利技术提供保持的像素频度平衡的数字图像隐写方法，参见图1所示，用于在载体图像中插入秘密信息，其包括如下步骤：步骤1、将载体图像进行分组，得到多个长度为7比特位的分组载体图像；将秘密信息也进行分组，得到多个长度为3比特位的分组秘密信息；然后将其中一块分组秘密信息分别对应插入其中一块分组载体图像中；一般秘密信息容量较小，分组秘密信息的数量会少于等于分组载体图像的数量，这样就可以将分组秘密信息从前到后分别与从前到后的分组载体图像一一对应；设其中的一个分组载体图像为x＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7为分组载体图像中不同比特位的像素值，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7∈{0,1,…,255}；其中一个分组秘密信息为m＝(m1,m2,m3)；m1,m2,m3∈{0，1}；然后将分组秘密信息m插入分组载体图像x中；步骤2、将分组载体图像x中的7个像素值转化为二进制然后求取最低位，形成新信息向量为y＝(y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7)；其中yi＝ximod2，i＝1、2、3、4、5、6、7；步骤3、生成大小为3×7的校验矩阵H步骤4、计算将所得的sT＝(s1,s2,s3)转化为十进制数i，其中i＝s1*22+s2*2+s3；其中yT为y的转置矩阵；mT为m的转置矩阵；sT为s的转置矩阵；为异或数学运算符号；i便是分组载体图像x＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)中需要进行+1或-1翻转处理的像素元素的下标，,i＝1,2,…,7；步骤5、使用像素频数平衡的策略对步骤4中得到的xi进行+1或-1的处理：使用像素频数平衡的策略时，在对分组载体图像x执行分组秘密信息m嵌入之前，设xi的像素值为k，k＝0,1,…,255，然后设定像素频数变化记录表pk，pk记录分组载体图像中不同像素值在分组秘密信息嵌入过程中数量个数的增加或者减少的情况，pk的初始值根据分组载体图像x中7个比特位的不同像素值的个数获得；将分组秘密信息m嵌入分组载体图像x过程中像素值xi与像素频数变化表pk按照下表中指定方案进行处理：步骤6、重组隐写图像：完成分组载体图像x中的像素xi进行+1或-1翻转处理后，对分组载体图像x的像素进行重组形成分组隐写图像，然后将所有分组隐写图像重组得到嵌入秘密洗后的隐写图像。然后信息发送方法将隐写图像和校验矩阵H一起发送给接收方。接收方在对秘密信息进行提取时，由于接收方拥有与发送方相同的校验矩阵H，故接受方在接受隐写图像后，按与发送方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法，用于在载体图像中插入秘密信息，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、将载体图像进行分组，得到多个长度为7比特位的分组载体图像；将秘密信息也进行分组，得到多个长度为3比特位的分组秘密信息；然后将其中一块分组秘密信息分别对应插入其中一块分组载体图像中；设其中的一个分组载体图像为x＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7为分组载体图像中不同比特位的像素值，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7∈{0,1,…,255}；其中一个分组秘密信息为m＝(m1,m2,m3)；m1,m2,m3∈{0，1}；然后将分组秘密信息m插入分组载体图像x中；步骤2、将分组载体图像x中的7个像素值转化为二进制然后求取最低位，形成新信息向量为y＝(y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7)；其中yi＝ximod 2，i＝1、2、3、4、5、6、7；步骤3、生成大小为3×7的校验矩阵H

【技术特征摘要】
1.一种保持像素频度平衡的数字图像隐写方法，用于在载体图像中插入秘密信息，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、将载体图像进行分组，得到多个长度为7比特位的分组载体图像；将秘密信息也进行分组，得到多个长度为3比特位的分组秘密信息；然后将其中一块分组秘密信息分别对应插入其中一块分组载体图像中；设其中的一个分组载体图像为x＝(x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7)，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7为分组载体图像中不同比特位的像素值，x1,x2,x3,x4,x5,x6,x7∈{0,1,…,255}；其中一个分组秘密信息为m＝(m1,m2,m3)；m1,m2,m3∈{0，1}；然后将分组秘密信息m插入分组载体图像x中；步骤2、将分组载体图像x中的7个像素值转化为二进制然后求取最低位，形成新信息向量为y＝(y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7)；其中yi＝ximod2，i＝1、2、3、4、5、6、7；步骤3、生成大小为3×7的校验矩阵H步骤4、计算将所得的sT＝(s1,s2,s3)转化为十进制...

【专利技术属性】
技术研发人员：程劼，郑紫微，陈贞佐，杨任尔，叶勇超，刘煜韬，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33