[发明专利]一种数字图像隐写方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种修改盈亏补偿的数字图像隐写方法。

背景技术

隐写术是利用文本、声音、图像以及视频等多媒体中的冗余和人类感官冗余，把信息隐藏在多媒体中，通过公共网络传送出去而实现了的隐蔽通信。隐写术不但隐藏了通信的内容，同时隐藏了通信的事实。由于网络上图像的大量存在以及图像数据的冗余大、可嵌入秘密信息的容量也大等特点，目前主流的隐写术是以图像为载体的。不可感知性是隐写术重要的特性，也叫透明性或者抗检测性能。它包含视觉不可感知性或者统计不可感知性，通过改进隐写术实现方法，或者选择合适的隐写载体，或者改善载体图像与秘密信息之间的匹配关系，都可以提高隐写术的不可感知性。

隐写术不同于传统加密技术，加密技术是以密码学为理论基础，对明文进行加密变换来隐藏通信内容，难以掩盖通信发生的事实，而密文传输易引起敌方的怀疑，进而可能被截获、攻击或破译。隐写术弥补了密码技术隐蔽性的不足，它是通过将通信内容秘密地隐藏在公开载体媒体中进行传送，以掩盖真正的通信目的和通信发生的事实。隐写术与密码学不是竞争关系，二者可以相互补充，进一步保证隐蔽通信的安全性。

现有的图像隐写方法中应用比较多的两种方法为LSB方法和LSB Matching方法。LSB(Least Significant Bit)方法是空间域方法里最简单的图像隐写方法，由Trikel等人于1993年提出。该方法将图像的像素值(以8位的灰度图像为例)划分为8个平面，每个平面对图像质量的影响不一样，平面从最高位到最低位，分别代表8位的二进制像素值从高到低；从高到低依次对图像质量的影响依次下降，最低几位对图像整体质量的改变作用很小。故将图像中这些不重要的位的像素值用秘密信息替换，这是LSB方法的核心嵌入过程。在嵌入过程中，可以顺序嵌入或者随机间隔插入。由于LSB算法的单一的奇偶值变换的特性，使其安全性降低，无法抵抗卡方检测和RS攻击等分析方法，而且其鲁棒性很差，同时但这种方法得到的载密图像不可感知性好，且嵌入的信息量较大，但是通过直方图检测发现，该方法抗攻击能力弱。

为了抵御卡方检验等方法，有人提出LSB matching方法，LSB matching方法基本上与LSB方法相似，只改变了最后的处理方式，若秘密信息的比特位与嵌入点的像素值最低位相同，则原像素值不变，若不同，则将嵌入点的像素值随机加一或减一。LSB matching方法虽然有效地避免了LSB方法的奇偶不对称性，但这种算法在直方图保持特性上存在缺陷，用该算法对图像进行隐写，会使直方图的改变非常明显，易被针对直方图特性的分析算法攻击。为了保持直方图的改变，张新鹏等提出了非线性优化等方法，但是这些方法的算法复杂度较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能使直方图特性基本保持不变的数字图像隐写方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种数字图像隐写方法，用于在大小为M×N的载体图像C中插入秘密信息，插入的秘密信息记为m_i，j∈[0，1]，载体图像C中的像素值为c_i，j∈[0，255]，l_i，j∈[0，1]为c_i，j的最低位，插入秘密信息后图像称为隐写图像记为S，其中，i＝0，1，...，M-1，j＝0，1，...，N-1，其特征在于：

在秘密信息插入载体图像之前，先设置一个直方图改变追踪器h[n]，n∈[0，255]，直方图改变追踪器h[n]用于记录秘密信息插入载体图像后造成载体图像直方图改变盈亏的状况，对于所有的n，在没有进行秘密信息插入前h[n]初始值为0；

秘密信息插入载体图像C的过程中，分以下三种情况进行分别处理：

(1)、当插入到载体图像C中点的像素值为255时，即c_i，j＝255，此时，c_i，j的最低位l_i，j＝1；当插入的秘密信息m_i，j为0时，该点的像素值减1处理，即s_i，j＝c_i，j-1，得到254作为隐写图像S该点的像素值，同时令h[254]＝h[254]+1，令h[255]＝h[255]-1；当插入的秘密信息为1时，载体图像C该处的像素值不做任何改变；