一种基于自适应STC-ECC策略的图像鲁棒隐写方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应STC

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法


[0001]本专利技术属于隐写隐藏
，具体涉及一种基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法。

技术介绍

[0002]图像隐写技术的目的是通过数字图像实现隐蔽通信。然而，在社交网络传输的图像中，由于运营者需要考虑带宽和存储的限制，会对传输的图像进行二次压缩处理。为了提高通信安全性，自适应隐写术采用校验子格编码(STC)实现最小图像失真。而鲁棒隐写术则能够在图像经过二次压缩后仍能正确提取隐藏的消息。
[0003]在过去的十几年中，学术界提出了“构建抗压缩域&ECC
‑
STC”框架来实现鲁棒自适应嵌入。该框架使用抗压缩性较强的系数作为载体系数，通过纠错码(ECC)对编码后的秘密消息进行处理，并利用STC编码将编码数据嵌入图像。然而，为了保证鲁棒性，需要嵌入大量额外的校验码，这导致随着消息载荷的增加，安全性大幅降低。此外，由于STC是矩阵编码，解码过程容易出现错误扩散现象，即使添加了大量校验码，仍无法获得良好的鲁棒性。
[0004]为了解决这个问题，学术界提出了“构建抗压缩域&STC
‑
ECC”框架。在嵌入过程中，该框架将载体序列分为两部分：前面一部分用于嵌入秘密消息，然后利用ECC对部分隐藏序列进行编码，并将校验码嵌入到第二部分中。通过这种方式，不仅有效地降低了错误扩散现象，还减少了校验码的开销，从而提高了鲁棒性和安全性。但是这个框架也带来了一个问题，就是无论嵌入多少信息载荷，都会存在一个固定的校验码开销，使得即使传输较少的消息载荷时，也容易被隐写分析器区分出。
[0005]上述的技术缺陷成为该领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术提出一种基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法，通过新的鲁棒隐写框架，解决现有框架中校验码冗长、错误扩散以及固定校验码等问题，提升社交网络中鲁棒自适应隐写术的鲁棒性和安全性，同时无需共享其他信息。本专利技术提供的一种基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法，具体步骤如下：
[0007]步骤S1，解码JPEG文件。将用于嵌入秘密消息的载体图像解码在JPEG域中，并获取离散余弦变换DCT系数矩阵X，供后续步骤使用。
[0008]步骤S2，计算X中各个系数的修改损失ρ，量化X中的每个系数的修改失真。可使用现有已经存在的失真函数UERD和J
‑
UNIWARD进行计算。
[0009]步骤S3，提取候选载体元素序列C
c
。针对不同图像传输通道或者社交平台，可以调整载体选择频率段，并通过抖动调制算法提取候选载体序列C
c
。
[0010]步骤S4，自适应“STC
‑
ECC”策略嵌入秘密信息。根据候选载体序列C
c
，通过有效载荷和嵌入密度的筛选，将秘密消息嵌入载体图像中，生成隐写序列S。
[0011]步骤S41，对提取的获得选候选载体序列C
c
进行随机置乱，使得各种不同失真大小
的系数均匀分布。
[0012]步骤S42，因为所选用的Reed
‑
Solomon(RS)纠错码为分块编码，所以需要将候选载体序列C
c
，切割成n
b
个相等长度l
b
的载体元素块，以便于生成固定的参数的校验码。
[0013]步骤S43，根据有效载荷，即嵌入秘密消息的长度l
m
，确定所需载体元素块数n
e
，并选择n
e
块候选载体元素块组合为载体序列C
*
；，n
e
如下公式所示：
[0014][0015]其中，w为嵌入密度参数。
[0016]将载体序列C
*
按照3:1的比例，切割为前段载体序列和后段载体序列
[0017]步骤S44，根据修改损失ρ，利用STC编码将秘密消息m嵌入至前段载体序列获得前段隐写序列
[0018]步骤S45，使用RS(n,k,t)纠错码，对前段隐写序列进行编码，获取其校验码部分。
[0019]步骤S46，将校验码通过STC编码嵌入至后段载体序列中，获得后段隐写序列
[0020]步骤S47，将隐写序列和组合起来，并填充未选择的载体元素块(如果存在有未被选择的载体元素块)，获得初步隐写序例S
*
。
[0021]步骤S48，通过相同的随机数种子，将隐写序列S
*
逆置乱，得到隐写序列S。
[0022]步骤S5，修改载体元素。根据上一步生成的隐写序列S，通过抖动调制算法，修改载体图像中的系数，实现秘密信息的隐藏。
[0023]步骤S6，输出隐写图像。将步骤S5中修改后的系数进行JPEG编码，生成JPEG图像文件，即隐写图像。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025]1.改进的嵌入算法通过对STC嵌入后的隐写序列进行ECC编码，有效地减少了错误扩散现象，确保秘密消息的可靠提取。
[0026]2.引入动态载体序列选择和优化的校验码生成机制，根据消息载荷的变化调整校验码开销，增加了方法的灵活性和适应性。
[0027]3.在保持隐写图像视觉质量的同时，增强了鲁棒性，使得隐写图像在常规观察和分析下难以被检测到。
[0028]本专利技术的优点在于其高度鲁棒的性能，可广泛应用于社交网络等传输环境。该鲁棒隐写方法适用于个人用户和企业用户，为隐蔽通信提供可靠且安全的解决方案。通过本专利技术，用户能够在社交网络中进行隐蔽通信，无需共享其他信息，同时获得卓越的鲁棒性和保密性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例所提供的方法流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例所提供的自适应STC
‑
ECC嵌入流程图；
[0031]图3为JPEG域上8*8的DCT系数块中嵌入频带示意图；
[0032]图4为抖动调制算法示意图；
[0033]图5为实例中的检测错误率示意图。
具体实施方式
[0034]本专利技术提供了一种基于自适应STC
‑
ECC策略嵌入秘密信息的图像鲁棒隐写方法，其核心是实现隐写的安全性和鲁棒性。该方法适用于各种隐蔽通信业务，为用户提供高度可靠的隐蔽通信服务。
[0035]为了更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细描述。应当明确，所描述的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]请参考图1，图1为本专利技术实施例所提供的一种基于自适应STC
‑
ECC的鲁棒隐写方法流程图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将用于嵌入秘密消息的载体图像解码在JPEG域中，并获取离散余弦变换DCT系数矩阵X；步骤S2，计算X中每个系数的修改失真，得到修改损失ρ；步骤S3，通过抖动调制算法，提取候选载体序列C
c
；步骤S4，根据候选载体序列C
c
，通过有效载荷和嵌入密度的筛选，将秘密消息嵌入载体图像中，生成隐写序列S；步骤S5，根据隐写序列S，通过抖动调制算法，修改载体图像中的系数，实现秘密信息的隐藏；步骤S6，将步骤S5中修改后的系数进行JPEG编码，生成JPEG图像文件，即隐写图像。2.根据权利要求1所述的基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法，其特征在于，步骤S2中，所述计算X中的每个系数的修改失真，使用的是失真函数UERD和J
‑
UNIWARD进行计算。3.根据权利要求1所述的基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法，其特征在于，步骤S3中，在所述通过抖动调制算法提取候选载体序列C
c
的过程中，针对不同图像传输通道或者社交平台，调整载体选择频率段。4.根据权利要求1至3任一所述的基于自适应STC
‑
ECC策略的图像鲁棒隐写方法，其特征在于，步骤4具体过程如下：步骤S41，对提取的获得选候选载体序列C
c
进行随机置乱；步骤S42，将候选载体序列C
c
，切割成n
b
个相等长度l
b
的载体元素块；步骤S43，根据有效载荷，即嵌入秘密消息的长度l
m
，确定所需载体元素块数n
e
，并选择n
e
块候选载体元素块组合为载体序列C
*
...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖凤军，黄林超，常琪，任一支，姚晔，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：