[发明专利]一种基于极谐傅里叶矩的鲁棒可逆信息隐藏方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于极谐傅里叶矩的鲁棒可逆信息隐藏方法及系统，涉及信息隐藏技术领域，将原始载体图像映射到极坐标下的单位圆中，计算单位圆中各个区域的极谐傅里叶矩，得到极谐傅里叶矩集合；基于分离后的极谐傅里叶矩的整数部分和小数部分，将秘密信息嵌入到极谐傅里叶矩集合中，重构后得到中间图像；将秘密信息嵌入阶段产生的误差及中间图像的散列哈希值作为补偿信息，嵌入到中间图像中，得到最终的载密图像；本发明基于极谐傅里叶矩，采用两阶段嵌入模式，将秘密信息嵌入到低阶极谐傅里叶矩中，然后将秘密信息嵌入阶段产生的误差以及图像哈希嵌入到载密图像中，使得载密图像能抵抗几何变形攻击，对非几何变形攻击具有良好的鲁棒性。

技术领域

本发明属于信息隐藏技术领域，尤其涉及一种基于极谐傅里叶矩的鲁棒可逆信息隐藏方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，随着互联网的普及和多媒体技术的发展，使得图像等一系列数字信息的传播极为便捷，但这也滋生了大量的盗版数字资源，这也相应的推动了信息安全技术的发展；虽然传统的鲁棒的秘密信息能够给图像提供可以抵抗外界恶意或非恶意攻击的认证信息，但是也会给图像带来一些不可逆的失真，在医疗、军事等一些对图像质量要求高的领域内，对图像的精度要求很高，传统鲁棒秘密信息嵌入方法所带来的失真变形都是无法忍受的；为了能够正确提取嵌入的秘密信息并且可以恢复原始图像，研究者们提出了鲁棒可逆信息隐藏算法。

鲁棒可逆信息隐藏技术同时具有可逆性与鲁棒性，在图像未受到外部攻击的时候可以提取嵌入的秘密信息并且能够无损地恢复原始图像；当载体图像受到外部的恶意或非恶意攻击时，仍可以提取内部的秘密信息来进行版权的验证。

Honsinger等人首次提出鲁棒可逆信息隐藏，该方案可以成功检测篡改区域，但通常会导致椒盐和胡椒噪声；鲁棒可逆信息隐藏方法大致分为两种，其中第一种是由Ni提出的基于直方图平移的鲁棒可逆信息隐藏方法，通过选取图像中的鲁棒特征来构建鲁棒特征直方图，通过移动直方图来嵌入秘密信息形成鲁棒区域，区域间隔越大鲁棒性越强；Zeng将图像分块后计算算数差，通过移动算数差将秘密信息嵌入块中，相较于Ni的方案容量上升了一倍；Rajkumar使用了ASCII值将秘密信息直接嵌入图像像素中，进一步提高了载密图像的质量以及嵌入容量；Liang和Xiang引入高阶差分统计模型构建直方图，通过移动直方图嵌入秘密信息，并且可以在秘密信息提取后反向移动直方图来时图像恢复回原始状态；第二种是2007年Coltuc提出的两阶段嵌入策略，该方法将嵌入分为两个阶段进行，在第一阶段嵌入鲁棒秘密信息，在第二阶段将因鲁棒信息嵌入而引起图像失真当作图像的补偿信息可逆的嵌入图像中，以便在接受端提取鲁棒信息后可以使图像恢复回原始状态，由于两阶段嵌入的精妙的设计，使得大部分的鲁棒嵌入算法与可逆嵌入算法都能被纳入这个框架中使用；Wang等人在两阶段嵌入策略基础上提出使用显著位差(SBDE)方法，利用最高有效位(HSB)增加像素之间的相关性，极大程度的提升了嵌入容量。Liu等人设计了一种基于递归抖动调制(RDM)的鲁棒可逆信息隐藏方法，在第一阶段将RDM与Slantlet变换和奇异值分解相结合应用于医学图像，取得了不错的不可感知性与鲁棒性。

上述鲁棒可逆信息隐藏的方法，在鲁棒性方面可以抵抗高斯噪声、JPEG压缩等大部分常见的非几何变形攻击，但是在遭受到旋转、缩放等几何变形攻击时，其鲁棒性秘密信息的提取效果就变得很不理想。

因此，提供一种既可以抵抗几何变形攻击，又对非几何变形攻击具有良好鲁棒性的鲁棒可逆信息隐藏方法，成为一个亟需解决的问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于极谐傅里叶矩的鲁棒可逆信息隐藏方法及系统，基于极谐傅里叶矩，采用两阶段嵌入模式，将秘密信息嵌入到低阶极谐傅里叶矩中，然后将秘密信息嵌入阶段产生的误差以及图像哈希嵌入到载密图像中，使得载密图像不仅能抵抗几何变形攻击，对非几何变形攻击仍具有良好的鲁棒性。