[发明专利]基于迷你数独矩阵的3维参考矩阵信息隐藏方法

说明书

本发明公开了一种基于迷你数独矩阵的3维参考矩阵的信息隐藏方法。首先，构建3D Cubic参考矩阵模型；其次，根据差值表、秘密信息值以及像素值特征在外部隐藏层中分轴进行定址修改，藏入秘密信息，并获得对应的空间搜索区域；之后，在对应的空间搜索区域内定值修改，在内部隐藏层中再藏入秘密信息；最后，将像素组的值依据内外隐藏层编码坐标进行修改，得到嵌入秘密信息的隐秘图像。实验结果表明，本发明不仅能够实现较好的图像质量和较高的嵌入容量，而且具有非常可观的嵌入效率，能够实现实时嵌入。除此之外，根据本发明提出的算法，仍可以将3维的参考矩阵推导为N维的参考矩阵，且仍保证信息嵌入的时间效率。

技术领域

本发明属于参考矩阵信息隐藏领域，具体涉及一种基于迷你数独矩阵的3维参考矩阵的信息隐藏方法。

背景技术

在互联网时代，大量的数字信息通过开放的网络进行传输，所以如何保证信息的安全性已经成为全球探讨的问题。信息隐藏是一种在图像中隐藏秘密数据的技术，能够有效防止秘密数据被恶意攻击者截获。

如今，在信息隐藏领域有两种典型的方案可以提高信息在传输过程中安全性。其中一种方法是通过诸如非对称加密算法(RSA)和数据加密标准(DES)之类的加密算法对数据进行加密的，但是这种加密方法会形成没有规律性的图片，非常容易引起恶意攻击者的注意。相比之下，另一种方法将秘密数据隐藏在图像当中，这种方法不会造成图片过度失真，因此不容易被恶意攻击者检测到秘密数据，因此可以有效地防止秘密数据被恶意拦截和恶意篡改。所以，这种方法引起了越来越多研究学者的关注。

现阶段，信息隐藏的研究主要涉及三个域：频率域、压缩域和空间域。由于空间域相对直观的性质，因此越来越多的人致力于空间域中的信息隐藏研究。在众多基于空间域的信息隐藏方法中，使用参考矩阵作为修改像素的依据的方案可以实现低失真和高嵌入能力。2006年，Zhang和Wang首次提出的利用修改方向(EMD)的方案。后来，Kim等人提出了一种称为EMD-2的数据隐藏方法，这个方法可以修改一个单元中最多两个像素的值。与EMD方案相比，该方案可以在保证图像质量的同时，进一步提高嵌入能力。2008年，Chang等人提出了一种以传统的数独模型作为参考矩阵，进行信息隐藏，这种方法能够大大的提高了隐藏能力。2019年，He等人提出了一种基于迷你数独矩阵的秘密信息隐藏方法，在进一步提升藏量的基础上，也提升了图像质量。

发明内容

在综合考虑嵌入容量、图像质量和嵌入效率等因素后，本发明提出一种基于迷你数独矩阵的3维参考矩阵Cubic的信息隐藏算法。首先，构建3D Cubic参考矩阵模型；其次，根据差值表、秘密信息值以及像素值特征在外部隐藏层中分轴进行定址修改，藏入秘密信息，并获得对应的空间搜索区域；之后，在对应的空间搜索区域内定值修改，在内部隐藏层中再藏入秘密信息；最后，将像素组的值依据内外隐藏层编码坐标进行修改，得到嵌入秘密信息的隐秘图像。

本发明具体采用的技术方案如下：

一种基于迷你数独矩阵的3维参考矩阵信息隐藏方法，其步骤如下：

S1：构建3D Cubic参考矩阵，所述的3DCubic参考矩阵同时符合以下特征：

1)Cubic参考矩阵为256×256×256大小的空间矩阵；

2)Cubic矩阵中包含128×128×128个2×2×2的立方体；

3)每个2×2×2的立方体称为内部隐藏层m，其包含8个1×1×1的子立方体，用0到7这8个十进制数字对这8个子立方体进行编码，每个数字在同一个内部隐藏层中仅出现一次；

4)每8个2×2×2的立方体称为外部隐藏层T_m，用0到7这8个十进制数字对这8个立方体进行编码，每个数字在同一个外部隐藏层中仅使用一次；