基于混沌系统的图像可逆信息隐藏方法技术方案

基于混沌系统的图像可逆信息隐藏方法，涉及信息隐藏、图像处理、电子商务、电子政务等技术领域。该方法通过将载体图像直方图峰值点与其两侧多个连续零值点之间建立关系的方式，实现在载体图像的单个峰值点嵌入多个秘密信息位，以保证较高的透明性和较大的嵌入容量。另外，为了保证嵌入载体图像内的秘密信息的安全性，采用混沌系统对秘密信息进行置乱处理。通过对大量的图像进行仿真分析，结果显示该方法具有较高的安全性，能够嵌入的信息量大，与参考文献比较，该方法具有较高的透明性。该方法能够广泛应用于军事、医疗、卫星图像的可逆信息隐藏中。

【技术实现步骤摘要】

该专利技术专利主要涉及信息隐藏、图像处理、电子商务、电子政务等

技术介绍
信息隐藏技术是指将秘密信息隐藏在载体信息内。在信息隐藏过程中，往往通过修改载体信息来达到嵌入秘密信息的目的。如果只是达到秘密信息传递的目的，则信息提取完成后，载体信息的作用即完成，直接将载体信息丢弃即可。而如果嵌入秘密信息的目的是为了对载体信息进行认证、说明等(例如在医疗、军事等领域的图像内嵌入的说明、认证等信息)，这时在完成秘密信息的提取后，往往希望能够完全复原载体信息。这种能够完全复原载体信息的信息隐藏技术即为可逆信息隐藏。目前主要的图像可逆信息隐藏算法有位平面压缩算法、低像素层算法、基于直方图的双射圆变换算法、提升小波变换算法、差分扩展算法、基于灰度直方图的算法等。例如Ni等人从提高信息嵌入容量的角度提出了采用三个最大值和最小值点进行信息隐藏，该方法能够隐藏比基本灰度直方图算法更多的信息。但是统计分析结果表明，该方法运算量较大，需要记忆的嵌入提取条件相对较多，同时可能存在溢出造成图像无法完全复原。针对上述缺点，高铁杠等人提出了针对图像自身特征对其进行分类，根据图像模式进行信息嵌入的方法，取得了较好的效果。为了进一步提升嵌入信息容量，顾巧论等人提出了采用多个连续零值点与峰值像素匹配进行嵌入信息的算法，仿真结果表明该算法能够嵌入更多的信息。为了确保嵌入信息的安全性，李立宗等提出了采用混沌系统对嵌入信息进行加密的算法，使得系统具有一定的安全性，但是实现大容量信息嵌入，需要多次扫描原始图像后再应用混沌系统处理，因此运算量较大。衡量可逆信息隐藏算法的指标主要有:算法安全性、嵌入容量、算法透明性。目前，大量的研究主要集中在算法的嵌入容量和透明性方面，对算法安全性研究较少。通常情况下，算法的嵌入容量和透明性是一对相互制约的因素，如果要嵌入大量的信息则必然要修改更多的原始载体信息，因此容易造成较多的信息失真，导致透明性降低；而如果要保证较好的透明性，就要求修改更少的原始载体信息，因此嵌入的信息量往往有限。本专利技术专利通过建立灰度直方图峰值点与其两侧零值点之间关系的方式在嵌入容量和透明性之间达到平衡，保证算法既具有较高的嵌入容量，又具有较好的透明性。为了提高算法的安全性，本专利技术专利采用了混沌系统对需要隐藏的秘密信息进行处理。本专利技术专利提出的算法具有较高的安全性，较好地平衡了嵌入容量和透明性之间的矛盾，能够较好地应用于各类图像的可逆信息隐藏中。
技术实现思路
本专利技术专利提出了一种基于混沌系统的图像可逆信息隐藏算法。衡量图像可逆信息隐藏算法的重要指标包括:安全性、透明性、嵌入容量。本专利技术专利通过混沌系统对秘密信息进行置乱处理后再嵌入到载体图像内，这样即使攻击者从载体图像中提取出了秘密信息，也由于混沌系统的初始值敏感特性使得攻击者无法获取置乱前的秘密信息。在具体嵌入过程中，在峰值点与图像直方图两侧的连续零值点之间建立对应关系，将信息嵌入到直方图的两侧。一个峰值点与多个连续零值点之间的对应关系使得一个峰值点可以嵌入多个秘密信息位，保证能够嵌入较大的信息容量。由于峰值点的关系点分布在直方图两侧使得嵌入了秘密信息的载体图像能够具有较高的峰值信噪比。实验仿真结果显示，该方法具有较高的安全性、透明性高、嵌入容量大。该方法能够广泛应用于版权保护和军事、医疗等领域图像的可逆信息隐藏中。附图说明图1描述了每个峰值点能嵌入的隐藏信息位数En、所需左右两侧连续零值点个数总和Sn、所需左侧连续零值点个数Ln、所需右侧连续零值点个数Rn之间的关系。具体实施例方式I秘密信息的处理在信息嵌入时，先采用混沌系统对秘密信息进行混沌置乱，在提取过程中，采用与嵌入时相同的混沌初始值对提取出的秘密信息进行逆置乱。被广为应用的混沛是Logistic混沛系统,它的改进形式为:xn+i=1-2x2 \e[-l，l](I)该系统对初始值极为敏感，初始值稍微不同，就会出现完全不同的结果。本文提出的可逆信息隐藏算法采用该混沌系统对秘密信息进行加密、解密。用混沌系统产生一个长度为η (此处η为需要置乱的待隐藏信息的数列长度)的数列Cl，将该数列进行排序，从而得到一个升序数列CIS。通过计算数列CIS中的每个数据在数列Cl中的下标，得到一个数列I。应用公式为: I(i) = FI (CIS (i)), (l^i ^n) (2)式中，函数FI (parameter)的功能为找出参数parameter在数列Cl中的下标。嵌入隐藏信息时，先将待隐藏信息数列W按照数列I进行置乱排序得到数列W0，应用公式为:WO⑴=W(I(i))，(I 彡 i 彡 n) (3)然后，将WO嵌入到载体图像中。提取隐藏信息时，在含隐藏信息的图像中提取隐藏信息数列WCf，然后将WCf进行逆置乱，应用的公式为:ff*(I(i)) = W0*(i), (I ^ i ^ η) (4)此时，得到正常排序的隐藏信息矿。如，根据公式(I)给定的混沌系统在初始值为0.98时得到的数列Cl为“0.44，0.71, -0.45,0.25，-0.78”，则根据公式(2)得到的升序数列 CIS 为 “-0.78，-0.45,0.25，0.44，0.71”。经过计算得到的数列1为“5，3，4，1，2”。如果需要隐藏的信息W为“I LOVE”，则根据公式(3)可以计算出 WO(I) = W(Kl)) =W (5) = E, WO (2) = ff(I(2)) = ff(3)=O, WO(3) = ff(I(3)) = W(4) = V, WO(4) = W(I (4)) = W(I) = I, WO(5) = ff(I(5))=W⑵=L，得到的置乱序列WO为“E O V I L”。解密时，需要解密序列WO* = WO = E O VIL，，根据公式(4)计算可得 W*(I (I)) =W*(5) =WCf(I) = E,ff*(I(2)) =W*(3) = W0*(2)=0,ff*(I(3)) = ff*(4) = WO* (3) = V,ff*(I(4)) = ff*(l) = WO* (4) = I,ff*(l(5)) = ff*(2)= WO* (5) = L，得到的解密恢复序列W*为“ I LOV E”。应用上述混沌处理过程保证了嵌入过程的安全性和可靠性。2嵌入隐藏信息(I)读取载体图像，绘制出其直方图，找出该直方图的峰值点Max及其左侧的连续零值点Li, i e [O, Max]，右侧连续零值点Ri, i e (Max, 255)。(2)为了提高信息的隐藏容量和嵌入信息后图像的透明性，针对峰值点，在直方图左右两侧选择连续零值点进行匹配嵌入，每个峰值点能嵌入的隐藏信息位数En、所需左右两侧连续零值点个数总和Sn、所需左侧连续零值点个数Ln、所需右侧连续零值点个数Rn之间的关系如图1所不。在嵌入信息时，如果峰值点左右两侧的零值点个数均大于LSn/2j，则将左侧连续LSn/2j个零值点作为嵌入处理位，另一侧需要处理的连续零值点个数为fSn/2l(Sn=『Sn/2l + lSn/2j);如果在峰值点两侧的某一侧中连续零值点个数Zn (Zn = Ln或Zn = Rn)小于lSn/2j，则将该侧的连续零值点作为嵌入处理位，另一侧需要匹配的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混沌系统的图像可逆信息隐藏方法的方法，其特征是该隐藏算法通过将载体图像直方图峰值点与其两侧多个连续零值点之间建立关系的方式，实现在载体图像的单个峰值点嵌入多个秘密信息位，以保证较高的透明性和较大的嵌入容量。另外，为了保证嵌入载体图像内的秘密信息的安全性，采用混沌系统对秘密信息进行置乱处理；

【技术特征摘要】
1.一种基于混沌系统的图像可逆信息隐藏方法的方法，其特征是该隐藏算法通过将载体图像直方图峰值点与其两侧多个连续零值点之间建立关系的方式，实现在载体图像的单个峰值点嵌入多个秘密信息位，以保证较高的透明性和较大的嵌入容量。另外，为了保...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立宗，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学，
类型：发明
国别省市：