一种基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统，所述的系统采用FPGA终端架构，具体包括图像读取模块、秘密图像获取模块、缓存模块、通信模块、彩色图像嵌入模块；所述的图像读取模块，用于获取载体图像，并发送给缓存模块；所述的秘密图像获取模块，用于获取彩色秘密图像，并发送给缓存模块；所述的缓存模块，将收到的载体图像、彩色秘密图像发送给彩色图像嵌入模块进行处理；所述的彩色图像嵌入模块根据隐写算法将彩色秘密图像嵌入载体图像中，得到载密图像，并经过通信模块进行发送。本发明专利技术能有效的降低信息隐藏的失真度，提高抵抗检测能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统


[0001]本专利技术涉及隐秘通信系统
，更具体地，涉及一种基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统。

技术介绍

[0002]随着互联网的高速发展与5G的普及，数字化的信息与数据遍布于人们日常生产生活的每一个角落，如智慧城市中足不出户即可完成相关证件的办理，而与这种便利相伴随的则是数据的安全问题也越来越突出，体现在近些年来个人数据或隐私泄露的新闻时有报道。
[0003]在传统的信息保护方案中，加密算法是被最广泛使用的解决思路。然而现代计算机算力的不断提升以及学者们在密码分析方面的大量研究使得单纯依靠加密算法实现对数据的保护变得不可靠，同时加密算法的一个特点就是加密后的文件变得不可识别。这个特征本身就极易引起攻击者的注意，因而对加密文件的解密或破坏加密文件等行为的概率也大为提升。
[0004]信息保护方案的另一个代表是信息隐藏技术，这个技术的特点是将重要的机密信息通过特定的嵌入算法隐藏在可以公开的非秘密载体中，并且隐藏信息后的载体与原载体之间的差异不会被人的视觉或听觉等感知，同时也要做到载密载体尽量不被现有的隐写分析算法所察觉，这样便可做到掩人耳目的秘密信息传输。如今信息隐藏技术在个人信息保护、商业版权保护和国防等方面发挥着重大作用。在信息隐藏技术中，文本、语言、图像和视频等都可以作为载体的数据源，然而不同的载体会有各自相对应的隐写算法和特点。考虑到彩色图像在日常生活中应用最广、可嵌入容量大、获取方式简单、信息量大等特点，且当前隐写分析算法主要是针对灰度图像设置的，因此选择彩色图像作为载体是合适的，具有非常重要的研究意义和应用价值。
[0005]现阶段的数据传输主要是基于WiFi、蜂窝网、以太网等方式实现的，其中WiFi传输方案适用于有信号覆盖的小范围区域数据传输，蜂窝网适合普通用户的使用，而以太网能在普通用户与专有局域网内数据通信之间切换的功能，适合有秘密信息传输单位使用。

技术实现思路

[0006]本专利技术为解决现有通信系统中信息隐藏存在失真度高的问题，提供了一种基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统，其能有效的降低信息隐藏的失真度，提高抵抗检测能力。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统，所述的系统采用FPGA终端架构，具体包括图像读取模块、秘密图像获取模块、缓存模块、通信模块、彩色图像嵌入模块；
[0008]所述的图像读取模块，用于获取载体图像，并发送给缓存模块；
[0009]所述的秘密图像获取模块，用于获取彩色秘密图像，并发送给缓存模块；
[0010]所述的缓存模块，将收到的载体图像、彩色秘密图像发送给彩色图像嵌入模块进
行处理；
[0011]所述的彩色图像嵌入模块根据隐写算法将彩色秘密图像嵌入载体图像中，得到载密图像，并经过通信模块进行发送。
[0012]优选地，所述的彩色图像嵌入模块执行的隐写算法如下：
[0013]S1：利用滤波器对载体图像进行预处理，得到初始失真值D1；
[0014]S2：根据更新策略对载体图像的初始失真值D1进行更新；
[0015]S3：根据最优嵌入算法结合步骤S2更新得到的初始失真值D2和彩色秘密图像进行嵌入，得到载密图像。
[0016]进一步地，步骤S1，利用KerBohme滤波器H对载体图像I进行滤波得到载体图像I1，接着用低通滤波器L对载体图像I1滤波后取绝对值得到载体图像I2，最后使用1023除以载体图像I2中的每一个元素，并采用uint10函数取整得到初始失真值D。
[0017]再进一步地，步骤S2，所述的更新策略的步骤如下：
[0018]S201：将载体图像I2分为3*3不重叠的图像块；
[0019]S202：在指定的嵌入率α下，对每个图像块结合初始失真值D做模拟嵌入，得到模拟嵌入结果；
[0020]S203：根据模拟嵌入结果计算出每个像素点是+1嵌入还是
‑
1嵌入，或者是未嵌入信息，即修改类型为0；统计+1,0，
‑
1的个数；
[0021]S204：若+1的个数不等于
‑
1的个数，则按照公式(3)将D_new作为修改个数多的嵌入方式的失真，D作为另一种嵌入方式的失真
[0022][0023]式中，i、j表示像素点在图像中的坐标。
[0024]同时失真更新(1+α)，若0的个数多于+1与
‑
1个数之和，则将+1与
‑
1的失真都设置为最大失真值1023，也即认为此图像块不适合嵌入信息；对于其他情况则保持+1与
‑
1的失真值都为D。
[0025]再进一步地，所述的最优嵌入算法表示如下：
[0026]stego＝stc_embed(cover,plus,minus,secret,code)
[0027]式中，cover表示载体图像I2的某个图像块；plus为表示该图像块的+1失真；minus表示图像块的
‑
1失真；secret表示秘密信息；code表示最优嵌入算法的编码矩阵，其表达式如下：
[0028][0029]再进一步地，所述的系统还包括存储有彩色图像库的存储模块，所述的图像读取模块从存储模块中获取一张彩色图像作为载体图像。
[0030]再进一步地，所述的缓存模块，根据FPGA终端架构的DDR3控制缓存模块实现对内
存任意地址的读写访问，通过设计一个分时复用子模块将缓存模块的单端口地址接口扩展为多路地址接口，并设计一个数据位宽转换子模块用于将外设的数据位宽转换为缓存模块能接受的位宽。
[0031]再进一步地，所述的系统还包括载体图像显示模块，所述的载体图像显示模块与缓存模块的一路地址接口连接，用于显示载体图像。
[0032]再进一步地，所述的系统还包括彩色图像提取模块，所述的彩色图像提取模块与缓存模块的另一路地址接口连接，用于根据提取算法对载密图像进行秘密信息提取，并根据秘密信息重组的秘密彩色图像。
[0033]再进一步地，所述的系统还包括秘密彩色图像显示模块，所述的秘密彩色图像显示模块分别与缓存模块的另一路地址接口、彩色图像提取模块连接，用于显示秘密彩色图像。
[0034]与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：
[0035]1.本专利技术所述的彩色图像嵌入模块采用隐写算法将彩色秘密图像嵌入载体图像中，其能有效的降低信息隐藏的失真度，提高抵抗检测能力。
[0036]2.本专利技术采用的失真值并不是传统算法中采用初始失真值作为嵌入算法中的嵌入失真，而是在原始失真的基础上增加了失真更新步骤，这个步骤可以保证算法能用更低的失真完全秘密信息的嵌入，因此本专利技术的失真度低。
[0037]3.由于失真更新可以保证嵌入后的失真远小于传统嵌入算法带来的失真，因此在视觉上对图像质量影响更小；另外失真更新的思想是保证同一区域块的修改方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统，其特征在于：所述的系统采用FPGA终端架构，具体包括图像读取模块、秘密图像获取模块、缓存模块、通信模块、彩色图像嵌入模块；所述的图像读取模块，用于获取载体图像，并发送给缓存模块；所述的秘密图像获取模块，用于获取彩色秘密图像，并发送给缓存模块；所述的缓存模块，将收到的载体图像、彩色秘密图像发送给彩色图像嵌入模块进行处理；所述的彩色图像嵌入模块根据隐写算法将彩色秘密图像嵌入载体图像中，得到载密图像，并经过通信模块进行发送。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统，其特征在于：所述的彩色图像嵌入模块执行的隐写算法如下：S1：利用滤波器对载体图像进行预处理，得到初始失真值D1；S2：根据更新策略对载体图像的初始失真值D1进行更新；S3：根据最优嵌入算法结合步骤S2更新得到的初始失真值D2和彩色秘密图像进行嵌入，得到载密图像。3.根据权利要求2所述的基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统，其特征在于：步骤S1，利用KerBohme滤波器H对载体图像I进行滤波得到载体图像I1，接着用低通滤波器L对载体图像I1滤波后取绝对值得到载体图像I2，最后使用1023除以载体图像I2中的每一个元素，并采用uint10函数取整得到初始失真值D。4.根据权利要求3所述的基于FPGA的彩色图像隐秘通信系统，其特征在于：步骤S2，所述的更新策略的步骤如下：S201：将载体图像I2分为3*3不重叠的图像块；S202：在指定的嵌入率α下，对每个图像块结合初始失真值D做模拟嵌入，得到模拟嵌入结果；S203：根据模拟嵌入结果计算出每个像素点是+1嵌入还是
‑
1嵌入，或者是未嵌入信息，即修改类型为0；统计+1,0，
‑
1的个数；S204：若+1的个数不等于
‑
1的个数，则按照公式(3)将D_new作为修改个数多的嵌入方式的失真，D作为另一种嵌入方式的失真式中，i、j表示像素点在图像中的坐标。同时失真更新(1+α)，若0的个数多于+1与

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，徐玉华，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：