一种半色调图像隐写方法技术

本发明专利技术公开了一种半色调图像隐写方法，该方法包括：确定模式块大小；得到密度变化矩阵；得到不确定性变化矩阵；得到纹理变化矩阵；结合密度变化矩阵、不确定性矩阵和纹理变化矩阵，得到失真分数矩阵；对原图和失真分数矩阵进行乱序处理并结合秘密信息输入编码器得到加密图像；对加密图像进行加扰处理并结合秘密信息长度输入解码器得到嵌入信息。通过使用本发明专利技术，综合图库和单图的统计信息，着重半色调图像的密度特性，提高安全性和视觉不可察性。本发明专利技术作为一种半色调图像隐写方法，可广泛应用于信息安全领域。

【技术实现步骤摘要】
一种半色调图像隐写方法
本专利技术涉及信息安全领域，尤其涉及一种半色调图像隐写方法。
技术介绍
隐写方法作为信息隐藏研究的一个重要分支，是信息安全领域的重要内容之一。区别于密码学，隐写方法致力于将特定的秘密信息嵌入隐藏到载体媒介中，使得除了发送者和接收者之外，没有人能够检测到信息的存在，其对信息的鲁棒性和脆弱性以及嵌入容量没有特别要求，更关注视觉质量和统计安全性。隐写方法可以保证人们的合法利益,除了用来保护隐私,也可以保障政治、军事、经济等重要信息在公共传输过程中的安全性和可靠性。目前半色调图像空域上的隐写方法多参考普通二值图像的空域隐写方法，着重于提取纹理特征或边缘信息，但对图像的密度性质和相关统计量没有关注，加密半色调图像的视觉不可察性和统计安全性还有待改进。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种半色调图像隐写方法，提高隐写图像的视觉不可察性和统计安全性。本专利技术所采用的第一技术方案是：一种半色调图像隐写方法，包括以下步骤：获取原图并确定模式块大小；计算原图各点所在模式块的密度变化并得到密度变化矩阵；统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并得到不确定性变化矩阵；提取原图纹理分布直方图信息，计算各点翻转前后相邻模式块的平均纹理变化并得到纹理变化矩阵；结合密度变化矩阵、不确定性矩阵和纹理变化矩阵，得到失真分数矩阵；对原图和失真分数矩阵进行乱序处理并结合秘密信息输入编码器得到加密图像；对加密图像进行加扰处理并结合秘密信息长度输入解码器得到嵌入信息。进一步，所述模式块大小设为3*3。进一步，所述计算原图各点所在模式块的密度变化并得到密度变化矩阵这一步骤，其具体包括：初始化向量Fd；遍历原图并计算模式块内像素值为0的点的个数，得到原图所有模式块的密度；根据模式块的密度对向量Fd进行变更，得到原图的密度占比向量；计算模式块中心点翻转前和翻转后的密度并得到中心点的密度变化分数；根据模式块中心点的密度变化分数对原图图像边缘点分数值置为0，得到密度变化矩阵。进一步，所述统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并得到不确定性变化矩阵这一步骤，其具体包括：根据模式块内像素值矩阵和模式块卷积核对模式块进行编号，得到对应的模式块编号值；统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并生成键值对数组；遍历图库中所有图像并计算其中模式块内像素值为0的点的个数，得到图库中所有图像的模式块的密度；根据编号值对键值对数组进行修改；计算不同键值的模式块数量在键值集合的总模式块数下的占比，并得到密度的纹理特征的不确定性；计算图像模式块的翻转前块密度和翻转后块密度，并得到不确定性变化矩阵。进一步，所述计算图像模式块的翻转前块密度和翻转后块密度，并得到不确定性变化矩阵这一步骤，其具体包括：获取图像的所有模式块；以模式块的中心点对模式块进行翻转并计算翻转前块密度和翻转后块密度；根据翻转前块密度和翻转后块密度得到模式块翻转前后的不确定性变化；得到图像的不确定性变化矩阵。进一步，所述提取原图纹理分布直方图信息，计算各点翻转前后相邻模式块的平均纹理变化并得到纹理变化矩阵这一步骤，其具体包括：初始化向量Ft；遍历原图获取模式块纹理值，并根据纹理值对向量Ft进行变更；以预设点对原图进行翻转，计算翻转预设点导致的纹理直方图变化值；计算预设点翻转前后导致的纹理分布变化并进行归一化操作，得到纹理变化矩阵。进一步，所述提取原图纹理分布直方图信息，计算各点翻转前后相邻模式块的平均纹理变化并得到纹理变化矩阵这一步骤，其具体包括：对不确定性变化矩阵作预处理，得到预处理后的不确定性变化矩阵；对密度变化矩阵和预处理后的不确定性变化矩阵的分数值做加和均值处理，得到密度失真矩阵；将纹理变化矩阵和密度失真矩阵做点乘运算处理，得到失真分数矩阵。进一步，所述对不确定性变化矩阵作预处理具体为对不确定性变化矩阵中未能作为中心点构成模式块的边缘部分元素置1。进一步，所述对原图和失真分数矩阵进行乱序处理并结合秘密信息输入编码器得到加密图像这一步骤，其具体包括：将原图图像像素值矩阵和对应的失真分数矩阵转成一维向量序列，并通过相同的随机种子对序列做乱序处理，得到乱序处理后的序列；将乱序处理后的序列和长度为lm的二值比特秘密信息序列输入编码器，得到加密图像。进一步，所述对加密图像进行加扰处理并结合秘密信息长度输入解码器得到嵌入信息这一步骤，其具体包括：将加密图像转为一维向量序列并通过与乱序处理相同的随机种子对序列做加扰处理，得到加扰处理后的序列；将加扰处理后的序列和秘密信息长度lm输入解码器，得到嵌入信息。本专利技术方法及系统的有益效果是：在考虑了图像纹理分布统计量变化的同时，分别计算各点翻转导致的原图和图库上的密度统计量变化情况，结合密度特征和纹理特征得出的失真分数，更符合半色调图像特点从而提高隐写图像的视觉不可察性和统计安全性。附图说明图1是本专利技术一种半色调图像隐写方法的步骤流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。如图1所示，本专利技术提供了一种半色调图像隐写方法，该方法包括以下步骤：S1、获取原图并确定模式块大小。S2、计算原图各点所在模式块的密度变化并得到密度变化矩阵；S3、统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并得到不确定性变化矩阵；S4、提取原图纹理分布直方图信息，计算各点翻转前后相邻模式块的平均纹理变化并得到纹理变化矩阵；S5、结合密度变化矩阵、不确定性矩阵和纹理变化矩阵，得到失真分数矩阵。S6、对原图和失真分数矩阵进行乱序处理并结合秘密信息输入编码器得到加密图像；S7、对加密图像进行加扰处理并结合秘密信息长度输入解码器得到嵌入信息。具体地，先确定模式块大小为3*3，以该模式块大小的窗口遍历扫描图像统计单图的密度分布并计算密度变化分数，以该窗口遍历图库所有图像统计密度下不同纹理占比，以信息熵计算方式求得单图中密度不确定性变化分数，以窗口遍历单图统计各点翻转导致的纹理分布变化，将处理后的单图和图库的密度特性做等权融合与纹理信息结合作为失真分数矩阵，对图像中不适合嵌入点在失真分数矩阵做额外处理后和载体图像转成乱序1维向量输入STC编码器得到嵌入结果并转回图像矩阵。综合考虑单图和图库统计信息，密度和纹理特性，提高加密图像的视觉不可察性和统计安全性。进一步作为本方法的优选实施例，所述模式块大小设为3*3。具体地，在半色调本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半色调图像隐写方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取原图并确定模式块大小；/n计算原图各点所在模式块的密度变化并得到密度变化矩阵；/n统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并得到不确定性变化矩阵；/n提取原图纹理分布直方图信息，计算各点翻转前后相邻模式块的平均纹理变化并得到纹理变化矩阵；/n结合密度变化矩阵、不确定性矩阵和纹理变化矩阵，得到失真分数矩阵；/n对原图和失真分数矩阵进行乱序处理并结合秘密信息输入编码器得到加密图像；/n对加密图像进行加扰处理并结合秘密信息长度输入解码器得到嵌入信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种半色调图像隐写方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取原图并确定模式块大小；
计算原图各点所在模式块的密度变化并得到密度变化矩阵；
统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并得到不确定性变化矩阵；
提取原图纹理分布直方图信息，计算各点翻转前后相邻模式块的平均纹理变化并得到纹理变化矩阵；
结合密度变化矩阵、不确定性矩阵和纹理变化矩阵，得到失真分数矩阵；
对原图和失真分数矩阵进行乱序处理并结合秘密信息输入编码器得到加密图像；
对加密图像进行加扰处理并结合秘密信息长度输入解码器得到嵌入信息。


2.根据权利要求1所述一种半色调图像隐写方法，其特征在于，所述模式块大小设为3*3。


3.根据权利要求2所述一种半色调图像隐写方法，其特征在于，所述计算原图各点所在模式块的密度变化并得到密度变化矩阵这一步骤，其具体包括：
初始化向量Fd；
遍历原图并计算模式块内像素值为0的点的个数，得到原图所有模式块的密度；
根据模式块的密度对向量Fd进行变更，得到原图的密度占比向量；
计算模式块中心点翻转前和翻转后的密度并得到中心点的密度变化分数；
根据模式块中心点的密度变化分数对原图图像边缘点分数值置为0，得到密度变化矩阵。


4.根据权利要求3所述一种半色调图像隐写方法，其特征在于，所述统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并得到不确定性变化矩阵这一步骤，其具体包括：
根据模式块内像素值矩阵和模式块卷积核对模式块进行编号，得到对应的模式块编号值；
统计图库中所有图像不同密度的模式块的纹理分布并生成键值对数组；
遍历图库中所有图像并计算其中模式块内像素值为0的点的个数，得到图库中所有图像的模式块的密度；
根据模式块编号值对键值对数组进行修改；
计算不同键值的模式块数量在键值集合的总模式块数下的占比，并得到密度的纹理特征的不确定性；
计算图像模式块的翻转前块密度和翻转后块密度，并得到不确定性变化矩阵。


5.根据权利要求4所述一种半色调图像隐写方法，其特征在于，所述计算图像模式块的翻转前块密度和翻转后块密度，并得到不确定性变化矩阵这一步骤，其具体包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢伟，余木建，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44