[发明专利]一种彩色图像数字隐写及其分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息隐藏和检测技术领域，具体涉及一种彩色图像数字隐写及其分析方法。

背景技术

随着计算机技术、信息处理技术和网络通信技术的迅猛发展，人类步入了前所未有的数字化信息时代。尤其是因特网的普及，使得人们的思维、工作、生活方式等方面都发生了诸多变化。人们越来越倾向于通过方便快捷的网络来获取各类信息，电子商务、电子政务、网络办公等已成为社会高效运转不可缺少的工作方式，电子邮件、网络聊天、BBS等成为人们新的交流方式。网络给人们带来便捷的同时，也带来了信息安全方面的挑战：涉及国家安全、政府机密的文件能否在网络中安全的传输；电子商务中的企业机密能否躲过商业间谍的窃取；个人隐私如帐号、口令密码、电子邮件等，能否得到安全的保障；多媒体作品的版权能否得到保护等。归结起来就是信息存储和传输的安全以及用户鉴别问题。如何解决这一系列的安全问题成为当前乃至相当长的时期内的一个研究热点。

信息隐藏技术作为信息安全领域一个新兴的研究方向，给网络化的多媒体信息的安全保存和传送开辟了一条有效的途径，受到了各国学者的广泛关注。信息隐藏的历史可以追溯到古希腊时代，而与现代数字信号处理技术密切结合的现代信息隐藏技术，20世纪90年代才被正式提出。现代信息隐藏，以网络上传输的各种数字文件作为载体对象，例如文本、图像、音频、视频等。其中，以图像作为载体对象的信息隐藏最为常见，一方面由于图像是网络通信中最常见的数据类型，另一方面由于图像产品急需产权标识和保护。

目前，信息隐藏技术的研究及应用的主要领域有两个，即数字水印和数字隐写。前者是对数字媒体起标识和版权保护的作用；后者是将秘密信息隐藏于其它公开的数字媒体中，强调通信过程存在性的隐秘。数字隐写技术既可以确保国家的政治、军事、经济等信息在公共通信网络中安全可靠的传递和共享，也有可能被不法分子所利用，进行非法消息散布、筹划犯罪活动等，严重危害了国家安全和社会公共安全。因此，各国学者开展了对数字隐写攻击技术的研究，该技术称为隐写分析技术。特别是图像隐写分析技术，成为信息安全领域一个十分重要的研究方向。

数字隐写是信息隐藏的一个重要分支，它是通过隐藏通信过程中的存在性来获得通信的安全。到现在为止，针对图像的不同的载体类型已有许多隐写方法，其中LSB(leastsignificant bit) 隐写出现的最早，由于其方法简单，数据量大而被广泛应用。同时针对LSB 隐写的分析开展了大量的研究，出现了许多有效的实现方法。为了提高安全性，研究者针对LSB 隐写不断进行改进，提出了多种修正的LSB 密写法，能抵御某些隐写实现方法。在现有研究中，可逆图像信息隐写方法根据嵌入域的不同主要可分为空域方法和变换域方法。其中空域方法应用较为广泛，最早的可逆信息隐写方法是由Barton 在1997 年提出。随着研究的深入，近年来学者们提出大量的空域可逆信息隐写方法，这些方法大致分为使用数据压缩的可逆信息隐写、基于直方图修改的可逆信息隐写(Histogram Modification，HM) 和基于差值扩展的可逆信写等方法。基于直方图修改的可逆隐写方法通过改变图像的直方图，将秘密信息嵌入图像，此类方法具有较高的图像质量。

与隐写相对应，隐写分析技术是数字隐写的攻击技术，其研究重点是对隐藏信息的可靠检测。隐写分析的目的在于揭示媒体中隐蔽隐写的存在性，甚至只是指出媒体中存在隐写信息的可疑性。可逆图像信息隐写分析是近两年来信息安全领域提出的新问题。目前关于可逆图像隐写方法的隐写分析尚处于起步阶段，相关研究成果较少，主要包括基于特征统计的隐写分析，如CM(reversible contrast mapping) 可逆图像隐写分析，基于载密图像特征异常的隐写分析，如基于直方图位移的可逆图像隐写分析等，但从检测意义上说，部分传统的隐写检测方法对于可逆隐写分析同样适用。

隐写方法一般选择应用广泛、冗余度大、容易获取的数字图像作为载体，尽管隐秘信息的潜入具有视觉上的不可感知性，但由于隐写算法本身所具有的入侵特性，必然会对原始载体图像所固有的某些统计特征带来改变。针对JPEG 图像，主要是修改图像对应的频域系数来嵌入信息，具有较强鲁棒性的同时也兼顾了图像的不可感知性。