[发明专利]一种大容量抗压缩的图像信息隐藏方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像通信的方法，特别涉及一种在图像中隐藏大量数据并能对抗典型图像数据压缩的信息隐藏方法，属于通信技术领域。

背景技术

随着科技的发展，人们对高分辨率图像的需求越来越大，提高图像数据传输效率以及传输的安全性变得越来越重要。通过信息隐藏（也称数据隐藏）技术可以做到在不改变图像大小的情况下，在图像中嵌入秘密信息进行传输，而接收端能恢复出秘密信息和图像。

对信息隐藏来说，如果隐藏容量小，且隐藏秘密信息的含密图像在传输过程中没有发生变化或发生的变化不大时，接收端能正确的提取秘密信息，同时恢复载体图像，但随着图像分辨率的提高，图像传输前往往要采用数据压缩技术（最有代表性的是JPEG2000图像压缩标准）对图像进行有损压缩，从而造成图像特性的改变。

目前图像质量有许多评价指标，其中，以峰值信噪比PSNR为主流评价指标，一般PSNR至少要达到30dB以上，理想值为40dB左右。信息隐藏容量可以用相对容量（隐藏的数据量占载体图像总数据量的比例），也可以用绝对容量（隐藏的数据量，比特值）来衡量。

那么采用信息隐藏技术，经过数据压缩处理后，秘密信息能否正确恢复？载体图像能否正确恢复？回答是：若隐藏方法具有大容量、抗压缩能力，则隐藏的信息以及载体图像都可以正确恢复；但现有的隐藏方法的隐藏容量、恢复载体的质量等无法兼顾，难于满足实际的使用要求。现有的信息隐藏技术主要包括空域和变换域的隐藏方法，其中空域的典型算法有LSB、MSB等方法，变换域的典型算法有DCT域、小波域的方法等。

最低有效位（LSB）隐藏方法是最简单的一种信息隐藏方法，它用待隐藏的信息比特直接替换载体图像的最低有效位，隐藏容量可以达到1/8，但是没有抗压缩能力；就算把隐藏容量降低到1/16,1/32等，也难于对抗数据压缩，也就是说经过数据压缩后，隐藏的秘密信息无法正确恢复。

最高有效位（MSB）方法是一种无法使用的信息隐藏方法，它用待隐藏的信息比特直接替换载体图像的最高有效位，不考虑载体质量则隐藏容量可以达到1/8，且具有一定的抗压缩能力，但是该方法完全破坏了载体图像，即使不经过数据压缩等处理，也无法恢复载体图像，隐藏的信息破坏了原始图像，可以说“得不偿失”、“喧宾夺主”，违背了信息隐藏方法必须保证载体图像质量的基本原则。

就信息隐藏方面而言，当前国际上图像数据隐藏方法不太适合进行高效数据传输，其主要不足如下：

1）能抗压缩的典型隐藏方法隐藏容量小，实现复杂度高。

一般隐藏容量低于1/128；恢复的载体图像质量不高:PSNR为30dB左右。变换域（如DCT域）信息隐藏方法即使具有抗压缩能力，也存在实现复杂度高，隐藏容量小的问题。

2）隐藏容量大（1/8）的方法没有抗压缩能力，如空域LSB方法。

3）最高有效位（MSB）隐藏方法具有一定抗压缩能力，但完全破坏了载体图像，因而不具有实用性。

4）现有信息隐藏方法，完成信息隐藏后载体图像质量就固定了。

信息隐藏完成后载体图像就是含密图像，或者与含密图像质量相当。也就是说一旦信息隐藏完成，载体图像质量就无法提高了，无法根据其他图像进行恢复。

5）现有信息隐藏方法信息隐藏与载体恢复两个过程无法分开。

也就是说，信息隐藏时总是害怕对载体图像变化大了造成载体无法恢复，隐藏容量难以提高。

因此，现在需要一种在图像中隐藏大量数据并能对抗典型图像数据压缩的信息隐藏方法。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大容量、抗压缩的图像隐藏方法，解决了现有抗压缩的信息隐藏算法隐藏容量小、大容量数据隐藏方法恢复的载体图像质量差的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种大容量抗压缩的图像信息隐藏方法，其步骤如下：

（1）将载体图像分解为多幅相同大小的子图像，从中选择载体子图像用于隐藏秘密信息。

(2)将秘密信息转化为二进制码流并采用基础信息隐藏方法嵌入所述载体子图像中，得到含密载体子图像，剩余的多幅相同大小的子图像为不含密子图像；

（3）将所有含密载体子图像和不含密子图像重构成一幅含密图像进行数据压缩传输；

（4）接收端经过解压译码后通过图像分解得到含密载体子图像和不含密子图像，并从含密载体子图像中提取隐藏的秘密信息；

（5）根据不含密子图像通过插值预测来对含密子图像进行载体子图像的恢复，然后通过重构得到完整的载体图像。