CN106530203A - 一种基于纹理复杂度的jpeg图像自适应隐写方法 - Google Patents
一种基于纹理复杂度的jpeg图像自适应隐写方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106530203A CN106530203A CN201610961757.6A CN201610961757A CN106530203A CN 106530203 A CN106530203 A CN 106530203A CN 201610961757 A CN201610961757 A CN 201610961757A CN 106530203 A CN106530203 A CN 106530203A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- block
- dct coefficient
- bit stream
- image
- distortion cost
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T1/00—General purpose image data processing
- G06T1/0021—Image watermarking
- G06T1/0028—Adaptive watermarking, e.g. Human Visual System [HVS]-based watermarking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写方法,利用与JPEG图像DCT块对应的像素块的灰度共生矩阵来计算分块的纹理复杂度,并设计相应的失真代价函数,结合均匀嵌入的思想,使用STCs(syndrome trellis codes)编码将嵌入修改均匀分布到绝对值不同的非零DCT系数上。本发明生成的图像具有比特率低,画面质量高,反检测能力强等优点。
Description
技术领域
本发明属于计算机信息安全技术领域,涉及一种JPEG图像信息隐藏方法,尤其涉及一种基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写方法。
背景技术
隐写术是利用信息隐藏技术实现隐蔽通信的技术。现代的隐写术主要依托多媒体文件为载体,将秘密信息嵌入其中,从而隐藏消息的存在性。
JPEG作为目前互联网上进行图像传输时最常用的图像格式,以JPEG图像作为载体的隐写研究成为了图像隐写领域的热点。
图像隐写经过最初的LSB替换隐写,MLSB替换隐写等,后来将编码引入,直到现在发展到了根据载体内容自适应嵌入保持最小失真方法。随着STCs算法的提出,自适应隐写成为了隐写术设计的热点。STCs算法将卷积编码和维特比算法结合起来,通过针对载体的特性设计不同的失真模型,并据此选择嵌入信息的位置。基于STC算法优秀的编码性能,自适应隐写的设计可以侧重于失真代价度量函数的设计。
目前JPEG图像隐写算法大多是基于图像的某种统计特性,设计嵌入函数,使得在嵌入时保持整体改动最小。这样虽然能提高隐写效率,保持较好的隐蔽性,但从图像的纹理方面考虑,上述算法可能在一些纹理特征上比较平滑的地方进行改动,从视觉上带来细微的变化。同时,在一些纹理复杂的地方改动较少,没有利用好复杂纹理所带来的良好的隐蔽性。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明针对图像纹理复杂度设计相应的失真代价函数,提出了一种基于图像纹理复杂度的JPEG图像隐写方法。
本发明所采用的技术方案是:一种基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写方法,其特征在于:包括隐写嵌入方法和信息提取方法;
所述隐写嵌入方法,其具体实现包括以下步骤:
步骤A1:对JPEG图像解压缩成灰度图像,对灰度图进行分块;
步骤A2:针对每一个分块计算出基于每个块的失真代价;
步骤A3:提取出该JPEG图像所用的量化表,计算出基于每一个DCT系数的失真代价;
步骤A4:按照先块内行扫描再块间行扫描的方式,取出值为非0的DCT系数中的AC系数的LSB,形成比特流,然后对此比特流进行置乱操作,得到置乱后的比特流c;
步骤A5:利用STCs编码和已经设计好的失真代价函数将要嵌入的隐秘信息比特流m嵌入到比特流c中,得到载密比特流s,将s按照密钥key进行恢复原始顺序,将s比特流和原DCT系数相结合得到载密的DCT系数;
步骤A6:对载密的DCT系数进行JPEG压缩标准中的后续操作形成JPEG图像,完成秘密信息嵌入过程,得到载密图像;
所述信息提取方法,其具体实现包括以下步骤:
步骤B1:提取出载密图像的DCT系数,按照先块内再块间的行扫描方式得到非0的DCT系数中的AC系数,然后取其LSB位形成比特流s;
步骤B2:利用密钥key对比特流s进行置乱,然后结合STCs编码的提取过程进行计算得到秘密信息比特流m,完成整个提取过程。
本发明利用与JPEG图像DCT块对应的像素块的灰度共生矩阵来计算分块的纹理复杂度,并设计相应的失真代价函数,结合均匀嵌入的思想,使用STCs编码将嵌入修改均匀分布到绝对值不同的非零DCT系数上。本发明生成的图像具有比特率低,画面质量高,反检测能力强等优点。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明,下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述,应当理解,此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供的一种基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写方法,包括隐写嵌入方法和信息提取方法;
隐写嵌入方法,其具体实现包括以下步骤:
步骤A1:对JPEG图像解压缩成灰度图像,对该灰度图进行类似JPEG标准压缩算法中的8×8分块;
步骤A2:针对每一个分块计算出基于每个块的失真代价;
计算出基于每个块的失真代价,其计算公式为:
ρent=1/T(B(k))θ (式2)
其中,p(i,j)代表图像的灰度矩阵第i行第j列元素,B(k)代表某一个N×N的子块,N为子块的分块大小,单位为像素,通常设置为8;θ为失真代价函数所设置的参数,通常设置为2;T(B(k))即代表这一个子块的纹理复杂度,ρent为该子块的失真代价。
步骤A3:提取出该JPEG图像所用的量化表,计算出基于每一个DCT系数的失真代价;
计算出基于每一个DCT系数的失真代价,其计算公式为:
ρf=q2 (式3)
ρk=ρf·ρent (式4)
其中,q为量化步长,ρk为第k个DCT系数的失真定义,cij是(i,j)位置的DCT系数;αia和αir是为了满足相加的性质而设置的调整参数,dia∈Nia,dir∈Nir,Nia和Nir分别表示cij的块内和块间相邻系数;
Nia={ci+,j,ci-,j,ci,j+,ci,j-},Nir={ci+8,j,ci-8,j,ci,j+8,ci,j-8};
若cij可能处于图像的边界上,则在邻近系数的计算上不存在的点不计入计算;ρij即为对应块的DCT系数失真代价。
步骤A4:按照先块内行扫描再块间行扫描的方式,取出值为非0的DCT系数中的AC系数的LSB,形成比特流,然后对此比特流进行置乱操作,得到置乱后的比特流c;
步骤A5:利用STCs编码和已经设计好的失真代价函数将要嵌入的隐秘信息比特流m嵌入到比特流c中,得到载密比特流s,将s按照密钥key进行恢复原始顺序,将s比特流和原DCT系数相结合得到载密的DCT系数;
步骤A6:对载密的DCT系数进行熵编码等JPEG压缩标准中的后续操作形成JPEG图像,完成秘密信息嵌入过程,得到载密图像;
信息提取方法,其具体实现包括以下步骤:
步骤B1:提取出载密图像的DCT系数,按照先块内再块间的行扫描方式得到非0的DCT系数中的AC系数,然后取其LSB位形成比特流s;
步骤B2:利用密钥key对比特流s进行置乱,然后结合STCs编码的提取过程进行计算得到秘密信息比特流m,完成整个提取过程。
本发明能够结合图像载体自身特点,自适应动态选择图像中纹理较复杂的区域进行嵌入,且利用STCs编码能使图像改动最小,画面质量得到很好保持,并具有很好的反检测能力。
应当理解的是,本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是,上述针对较佳实施例的描述较为详细,并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下,还可以做出替换或变形,均落入本发明的保护范围之内,本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (3)
1.一种基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写方法,其特征在于:包括隐写嵌入方法和信息提取方法;
所述隐写嵌入方法,其具体实现包括以下步骤:
步骤A1:对JPEG图像解压缩成灰度图像,对灰度图进行分块;
步骤A2:针对每一个分块计算出基于每个块的失真代价;
步骤A3:提取出该JPEG图像所用的量化表,计算出基于每一个DCT系数的失真代价;
步骤A4:按照先块内行扫描再块间行扫描的方式,取出值为非0的DCT系数中的AC系数的LSB,形成比特流,然后对此比特流进行置乱操作,得到置乱后的比特流c;
步骤A5:利用STCs编码和已经设计好的失真代价函数将要嵌入的隐秘信息比特流m嵌入到比特流c中,得到载密比特流s,将s按照密钥key进行恢复原始顺序,将s比特流和原DCT系数相结合得到载密的DCT系数;
步骤A6:对载密的DCT系数进行JPEG压缩标准中的后续操作形成JPEG图像,完成秘密信息嵌入过程,得到载密图像;
所述信息提取方法,其具体实现包括以下步骤:
步骤B1:提取出载密图像的DCT系数,按照先块内再块间的行扫描方式得到非0的DCT系数中的AC系数,然后取其LSB位形成比特流s;
步骤B2:利用密钥key对比特流s进行置乱,然后结合STCs编码的提取过程进行计算得到秘密信息比特流m,完成整个提取过程。
2.根据权利要求1所述的基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写方法,其特征在于,步骤A2中所述计算出基于每个块的失真代价,其计算公式为:
ρent=1/T(B(k))θ (式2)
其中,p(i,j)代表图像的灰度矩阵第i行第j列元素,B(k)代表某一个N×N的子块,N为子块的分块大小,单位为像素;θ为失真代价函数所设置的参数;T(B(k))即代表这一个子块的纹理复杂度,ρent为该子块的失真代价。
3.根据权利要求2所述的基于纹理复杂度的JPEG图像自适应隐写方法,其特征在于,步骤A3中所述计算出基于每一个DCT系数的失真代价,其计算公式为:
ρf=q2 (式3)
ρk=ρf·ρent (式4)
其中,q为量化步长,ρk为第k个DCT系数的失真定义,cij是(i,j)位置的DCT系数;αia和αir是为了满足相加的性质而设置的调整参数,dia∈Nia,dir∈Nir,Nia和Nir分别表示cij的块内和块间相邻系数;
Nia={ci+1,j,ci-1,j,ci,j+1,ci,j-1},Nir={ci+8,j,ci-8,j,ci,j+8,ci,j-8};
若cij可能处于图像的边界上,则在邻近系数的计算上不存在的点不计入计算;ρij即为对应块的DCT系数失真代价。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610961757.6A CN106530203B (zh) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | 一种基于纹理复杂度的jpeg图像自适应隐写方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610961757.6A CN106530203B (zh) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | 一种基于纹理复杂度的jpeg图像自适应隐写方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106530203A true CN106530203A (zh) | 2017-03-22 |
CN106530203B CN106530203B (zh) | 2019-03-01 |
Family
ID=58326282
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610961757.6A Active CN106530203B (zh) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | 一种基于纹理复杂度的jpeg图像自适应隐写方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106530203B (zh) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107908969A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-13 | 中山大学 | 一种基于空域特性的jpeg图像自适应隐写方法 |
CN108271027A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-07-10 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种图像自适应隐秘信息的提取方法 |
CN109447885A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-03-08 | 罗向阳 | 一种基于dct系数差值的鲁棒图像隐写方法 |
CN110430336A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-08 | 陕西师范大学 | 图像隐藏和恢复的方法、设备和存储介质 |
CN110942414A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-31 | 福建师范大学福清分校 | 一种jpeg图像信息隐藏的方法 |
CN111242826A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-05 | 鹏城实验室 | 图像优化方法、装置、设备及存储介质 |
CN111260531A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-09 | 鹏城实验室 | 图像隐写方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
CN114630006A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-06-14 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 基于一致最优势检验的隐秘信息提取方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104683811A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于整数dct系数调制的信息隐藏及提取方法 |
CN105260981A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-20 | 宁波大学 | 基于分组置换的最优匹配图像隐写方法 |
-
2016
- 2016-10-28 CN CN201610961757.6A patent/CN106530203B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104683811A (zh) * | 2013-11-29 | 2015-06-03 | 中国科学院声学研究所 | 一种基于整数dct系数调制的信息隐藏及提取方法 |
CN105260981A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-20 | 宁波大学 | 基于分组置换的最优匹配图像隐写方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
吕先明: "YASS随机嵌入新方法及基于模型概率解码的信号保持算法研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
李青龙: "基于可选失真测度和随机子块重组的STCs最小嵌入失真隐写", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
汪然: "基于图像内容的隐写分析研究", 《中国博士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107908969A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-04-13 | 中山大学 | 一种基于空域特性的jpeg图像自适应隐写方法 |
CN108271027B (zh) * | 2018-01-10 | 2020-06-12 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种图像自适应隐秘信息的提取方法 |
CN108271027A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-07-10 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种图像自适应隐秘信息的提取方法 |
CN109447885A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-03-08 | 罗向阳 | 一种基于dct系数差值的鲁棒图像隐写方法 |
CN109447885B (zh) * | 2018-09-17 | 2022-12-20 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种基于dct系数差值的鲁棒图像隐写方法 |
CN110430336A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-08 | 陕西师范大学 | 图像隐藏和恢复的方法、设备和存储介质 |
CN110430336B (zh) * | 2019-08-02 | 2021-05-11 | 陕西师范大学 | 图像隐藏和恢复的方法、设备和存储介质 |
CN110942414B (zh) * | 2019-12-05 | 2022-05-03 | 福建师范大学福清分校 | 一种jpeg图像信息隐藏的方法 |
CN110942414A (zh) * | 2019-12-05 | 2020-03-31 | 福建师范大学福清分校 | 一种jpeg图像信息隐藏的方法 |
CN111260531A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-09 | 鹏城实验室 | 图像隐写方法、装置、设备及计算机可读存储介质 |
CN111242826A (zh) * | 2020-01-09 | 2020-06-05 | 鹏城实验室 | 图像优化方法、装置、设备及存储介质 |
CN111242826B (zh) * | 2020-01-09 | 2023-08-25 | 鹏城实验室 | 图像优化方法、装置、设备及存储介质 |
CN114630006A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-06-14 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 基于一致最优势检验的隐秘信息提取方法 |
CN114630006B (zh) * | 2022-01-18 | 2023-05-26 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 基于一致最优势检验的隐秘信息提取方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106530203B (zh) | 2019-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106530203B (zh) | 一种基于纹理复杂度的jpeg图像自适应隐写方法 | |
Lee et al. | High-payload image hiding with quality recovery using tri-way pixel-value differencing | |
Mandal et al. | Steganography using adaptive pixel value differencing (APVD) of gray images through exclusion of overflow/underflow | |
CN110910299B (zh) | 一种基于整数小波变换的自适应可逆信息隐藏方法 | |
CN111898136A (zh) | 一种基于预测误差值排序的高保真可逆信息隐藏方法和装置 | |
CN110191343B (zh) | 一种基于方差分析的自适应视频水印的嵌入和提取方法 | |
CN102238388A (zh) | 基于avs标准的自适应鲁棒视频水印方法 | |
CN108416724A (zh) | 一种基于多预测器的可逆信息隐藏方法 | |
CN115330582A (zh) | 基于单向极值预测误差扩展的可逆水印算法 | |
Yang et al. | Block-based colour image steganography using smart pixel-adjustment | |
Chu et al. | A digital image watermarking method based on labeled bisecting clustering algorithm | |
Li et al. | A new robust watermarhing scheme based on shuffled frog leaping algorithm | |
JP3955910B2 (ja) | 画像信号処理方法 | |
Yang | Robust Watermarking Scheme Based on Radius Weight Mean and Feature‐Embedding Technique | |
Mathews et al. | Histogram shifting based reversible data hiding using block division and pixel differences | |
Yang et al. | Reversible data hiding in the spatial and frequency domains | |
Tashk et al. | A modified dual watermarking scheme for digital images with tamper localization/detection and recovery capabilities | |
CN107979711B (zh) | 基于最优化失真修改阻止隐蔽传输的方法 | |
Yang et al. | Capacity-raising steganography using multi-pixel differencing and pixel-value shifting operations | |
Jamdar et al. | Edge adaptive steganography using DWT | |
CN112614196A (zh) | 基于四元数卷积神经网络的图像鲁棒性哈希认证方法 | |
Haref et al. | Categorization of spatial domain techniques in image steganography: A revisit | |
Imran et al. | A robust method for encrypted data hiding technique based on neighborhood pixels information | |
KR101515040B1 (ko) | 압축 이미지와 원본 이미지의 차이를 이용한 모듈식 스테고 이미지 생성방법 | |
Najeeb | New Techniques of Watermark Images using Bit Plane Slicing and Cubic-spline Interpolation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |