基于位平面压缩的密文医学图像可逆信息隐藏算法

针对目前医学图像可逆信息隐藏算法嵌入容量小、需要对图像进行感兴趣区域（ROI）划分、接收方操作不灵活等缺点,结合医学图像特点,提出了一种基于位平面压缩的可分离式密文域信息隐藏算法。首先,将256级灰度医学图像分解成8个位平面,压缩高4个位平面,用峰值点像素值填充压缩后的空间,重构图像;然后,对重构的图像头部、中部、尾部分别加密;最后,在尾部根据嵌入密钥选取位置,通过直方图平移算法嵌入信息,接收方可根据密钥持有情况实现信息提取与图像恢复的可分离操作。实验结果表明,通过压缩图像预留空间来存放信息避免了辅助信息的传输,能有效提高嵌入容量,同时具有较高的安全性。     

基于混沌理论和整数变换的可逆信息隐藏

针对传统可逆信息隐藏算法存在宿主图像质量下降明显、安全性低、信息恢复需要较多额外负载等问题，提出一种混沌理论和整数变换相结合的可逆信息隐藏算法。将载体图像分为大小为2×2的子块并对其像素区分为标记像素和隐藏像素；将子块像素偶数化并将其扩展再获取与基像素的差异值；若扩展像素和差异值满足给定门限条件时，将混沌加密隐藏信息经整数变换再嵌入载体子块隐藏位置像素的最低有效位；否则，将标记位置像素奇数化并记录该原始像素的最低有效位。仿真测试表明，所提出的隐藏方法能够实现载体图像与原始图像无损恢复，不仅有效地减少了传输负载，且具有较高的安全性。     

基于矢量直方图迁移的视频加密域可逆隐写方案

针对压缩域视频隐藏算法嵌入容量低、不可见性差的问题,提出了一种H.264/AVC加密域的可逆隐写方案。首先由嵌入容量和载体大小决定参考帧间隔参数,并根据需要决定是否对载体进行加密;然后,根据待嵌视频帧数生成嵌入密钥;最后通过压缩视频中矢量直方图迁移,实现运动矢量上的可逆信息嵌入。所提方案通过指定解码参考帧,克服了由于运动矢量修改而造成的失真累加效应。所提方案兼容基于运动矢量的视频加密算法,视频的解密和信息提取分别依赖解密密钥和嵌入密钥,两者之间相互分离,在视频密文域或者解密后的明文域中均能提取信息并无损恢复视频载体。信息的安全性依赖于嵌入密钥,密钥长度可以根据需要控制,最大长度等于可嵌入信息的帧数。实验表明该方案计算复杂度低,安全度高,并可以根据嵌入负载调整容量和不可见性,与BCH码可逆嵌入方案相比PSNR值提高3~5 dB,平均嵌入容量增加5~10倍。     

基于同态加密系统的图像鲁棒可逆水印算法

同态加密技术可用于保护数据隐私并允许对密文数据进行算术操作,在云计算安全上有着很好的应用前景.针对云计算中的隐私保护和数据安全等问题,本文提出了一种基于同态加密系统的图像鲁棒可逆水印算法,主要思想为：1）对原始图像进行分块和利用Paillier加密系统进行加密得到密文图像;2）在加密域中,通过模乘法逆元MMI （Modular Multiple Inverse）方法和查询相应的密文映射表得到每个密文分块的统计量,然后利用同态特性对统计量进行直方图平移来嵌入水印信息;3）在接收方,可从含水印的密文图像的统计量直方图中完整提取水印,并可通过对统计量进行与嵌入过程相反的直方图平移操作来恢复原始密文图像;4）含水印的密文图像在直接解密后可从其统计量直方图中完整提取水印信息和恢复原始图像;5）解密后的含水印图像在受到一定程度的攻击后（如JPEG/JPEG2000压缩和叠加高斯噪声等）,水印仍能正确提取.该算法实现了在不对原始图像进行预处理的情况下可直接在加密后的密文图像中嵌入水印,并可分别在加密域或明文域提取水印和恢复原始密文图像或原始明文图像,而且嵌入的水印对常见的图像处理操作具有一定的鲁棒性.实验仿真结果验证了本文算法的有效性.     

基于Shamir门限和html标签id的网页水印方法

html 网页水印技术是信息隐藏技术的分支,目前虽已提出了一些方法,但相较其它水印技术,仍存在着水印的嵌入困难、容量有限和鲁棒性不强。针对于目前采用网页中单个标签或某个符号来表示单个水印位而使得嵌入容量有限的问题,提出了利用网页标签id来表示水印的思路,而网页标签id可用来表示多位水印值。方法中,首先是把网页中重要内容形成消息并和表示版权的二值图像异或运算后,作为水印信息,然后经 Shamir 门限方案后分解,把其作为网页标签id值的方法来分存嵌入网页。经实验验证,该方案有较好的嵌入容量、鲁棒性和隐蔽性。     

结合层次结构和直方图平移的无损数据隐藏

针对现有基于差值直方图方法利用原始图像结构关系上的不足,提出了一种基于层次结构和差值直方图平移的无损数据隐藏方法RDH-HSDHS。RDH-HSDHS利用原始图像数据块中像素的差值形成直方图,充分利用图像中相邻像素间的相关性嵌入数据,为了进一步利用数据块中的参考像素进行数据嵌入,将参考像素组成新的图像进行下一层水印嵌入,直到当前层的嵌入容量小于解码所需的附加信息的长度或隐秘图像质量小于给定阈值。实验仿真结果表明,RDH-HSDHS能较好利用原始图像的全局和局部特性,在嵌入容量和隐秘图像质量之间达到较好的折中,在隐秘图像质量超过30 dB的同时,嵌入容量大于0.75 bit/pixel。另外,与相似方法的性能比较证明了提出方法的优势。该方法能有效应用于高质量需求的图像载体中进行信息隐藏。     

A dual layer security scheme for medical images using Hessenberg and singular value decompositions

Due to the recent advancement in the field of the Internet of Medical things (IoMT). To facilitate doctors and patients, in the process of diagnosis and treatment, the medical imaging equipment is connected to the IoMT. During communication over the network, these medical images are subjected to various threads. In this work, we have proposed a dual-layer data confidentiality scheme, firstly it encrypts the secret medical images followed by a data hiding scheme. The encryption scheme possesses diffusion and confusion, for confusion the encryption scheme utilizes logistic and tent maps for the generation of S-boxes. For data hiding, it utilizes Hessenberg and singular value decomposition (SVD). The proposed scheme is applied to highly correlated medical images. The proposed technique provides dual security to the confidential information and makes it difficult for the intruder to extract the confidential information. The encryption scheme is evaluated by using the standard performance indicators including statistical analysis, differential analysis, and NIST analysis, etc. The encrypted images have the highest practically achievable entropy of 7.999 which is closest to the ideal value of 8. The data hiding scheme is evaluated by using statistical analysis, Distance-based analysis, analysis based on pixel difference, and information theory. Both the analysis of encryption and data hiding are satisfactory and the results show the strength of the dual-layer security scheme.

     

基于高7位平面嵌入的灰度图像可逆数据隐藏算法

现有基于直方图平移的可逆数据隐藏算法都致力于提高嵌入率,而忽略了算法所产生边界图的大小;数量较大的边界图将不能够有效存储进而影响算法的实施。本文对现有典型算法存在的这一问题进行分析,并给出了解决方法。最后本文提出了基于高7位平面嵌入的灰度图像可逆数据隐藏算法,与传统可逆数据隐藏算法使用全部位平面进行数据嵌入不同,本文所提出的算法使用高7位平面当做数据载体。由高7位平面构成的载体图像具有像素值分布更加集中的特点,因而使用该载体图像进行可逆数据嵌入能够有效的控制边界图大小并且明显的提高嵌入率。实验结果表明,本文所提出的算法在提高嵌入率的同时,还能使嵌入附加数据的图像具有高的峰值信噪比值。     

High capacity information hiding for privacy protection in digital video files

In this paper, a framework to hide privacy in video is proposed based on data hiding principals. A novel data hiding technique is proposed and implemented to hide the original frame into the in-painted one. The proposed hiding technique is carried out in the discrete wavelet transform domain of the cover video. The proposed technique is embedding video into video. Furthermore, the proposed data hiding method can blindly reconstruct the original frame from the fake one. Experimental results showed that the proposed method can successfully hide the complete frames of the original video into their corresponding in-painted ones that are as large as themselves. Simple visual inspection of the results showed that the quality of the stego-frames maintain very high (above 45 dB) while providing an acceptable visual quality for the retrieved original frames.

     

密文域可逆信息隐藏综述

可逆信息隐藏是信息隐藏技术的新兴研究方向,密文域可逆信息隐藏作为加密域信号处理技术与信息隐藏技术的重要结合点,对于数据处理过程中的信息安全可以起到双重保险的作用,尤其随着云服务的推广,密文域可逆信息隐藏是实现云环境下隐私保护的研究重点之一。针对当前密文域可逆信息隐藏技术的技术要求,介绍了该技术的产生发展背景,指出并分析了当前的技术难点,通过对各种类型代表性算法的研究,对密文域可逆信息隐藏技术进行了系统的分类,分析了不同嵌入方式的技术特点、实现框架与应用上的局限性。最后,结合密文域可逆信息隐藏的技术需求与难点,提出几点该领域未来的热点方向。     

结合Kd-树和熵编码的密文图像可逆数据隐藏

目的 密文图像可逆数据隐藏技术既可以保证载体内容不被泄露,又可以传递秘密信息,在军事、医疗等方面发挥着重要的作用。然而,以往的大多数方法存在图像冗余未被充分利用、数据嵌入容量不足等问题。为解决这些问题,提出了一种结合Kd-树和熵编码的高容量密文图像可逆数据隐藏算法。方法 该方法在图像加密之前需要对图像应用中值边缘检测(median-edge detector,MED)算法计算预测误差,并把得到的预测误差绝对值图像划分为两个区域:S0区域和S1区域。根据Kd-树标签算法和熵编码生成辅助信息,在对图像使用加密密钥K_e加密之后嵌入辅助信息,生成加密图像;在秘密数据嵌入阶段,根据附加信息和数据隐藏密钥嵌入秘密数据,生成载密图像;在解密阶段可以根据附加信息、图像加密密钥和数据隐藏密钥提取秘密数据并无损恢复图像。结果 实验测试了BOWS-2(break our watermarking system 2nd)数据集,平均嵌入容量为3.910 bit/像素。与现有的几种方法进行比较,该算法可以获得更高的秘密数据嵌入容量。结论 该方法在图像加密前腾出空间,与相关算法相比,实现了更高的嵌入容量,并且可以实现原始图像的无损恢复。     

A robust rotation resilient video watermarking scheme based on the SIFT

This paper proposes a blind and robust video watermarking algorithm for copyright protection of the video in the wavelet transform. The watermark bit is embedded by modifying two random high frequency coefficients in the first level discrete wavelet transform of the frames of the video. The watermark is encrypted before embedding by using the cat map for better security. During the watermark extraction phase, it is verified whether the video is attacked by rotation attack. Frame restoration against rotation attack is done based on matching at least two feature points each generated by the scale invariant feature transform in the original video frame and the watermarked one. The angle between the two lines formed by joining these feature points is used to restore the video frames to the original position. Experimental results show the imperceptibility and robustness of the proposed method against variety of attacks. It is especially robust against rotation attack in comparison with other popular watermarking methods. Normalized Correlation, Structural Similarity Index and Peak Signal-to-Noise-Ratio are nearly 100%, 1, above 48 dB respectively against the various attacks.     

减少相邻位平面间冗余度的加密图像可逆信息隐藏

目的 针对现有的加密域可逆信息隐藏算法在对位平面压缩时未能充分利用位平面间的相关性的问题,为了降低位平面的压缩率从而提高嵌入容量,提出一种减少相邻位平面间冗余度的加密域可逆信息隐藏算法。方法 算法将图像进行分块并将块的位置进行置乱,置乱并未改变位平面的块内像素的相关性,使得位平面的块同样利于压缩。将块置乱后的图像的高位平面与次高位进行异或操作后得到新的次高位平面,再用新的次高位异或比它低一位的位平面。依次对其余的低位平面进行同样的操作后得到新的低7个位平面,将它们与原始最高位相结合得到新的图像的8个位平面。使用BBE（binary-block embeding）算法对新的图像的位平面进行压缩为嵌入信息腾出空间。为了保证加密图像的安全性,对腾出空间后的图像进行异或加密。结果 对相邻位平面进行异或后使除了最高位平面外的低位平面更平滑,减少了不能使用BBE算法压缩的块及压缩的不好的块的个数,更有利于用BBE算法对图像进行压缩。提出的算法与现有的基于位平面压缩的算法相比得到了较高的嵌入率,对不同纹理的图像而言,嵌入的容量平均提高了0.4 bit/像素。结论 实验结果表明,提出的算法在保证安全性的同时可以腾出更多的空间来嵌入额外的信息,在实际生活中能根据需求灵活地嵌入信息。嵌入的信息能无损地提取,且图像能完全恢复。总的来说,提出的算法具有良好的性能。     

零知识水印验证协议

在数字产品中嵌入数字水印,是对其进行版权保护的一种有力手段.近年来提出了不少数字水印方案,但是它们中大部分都是对称的,即用于水印嵌入和水印检测的密钥是相同的.而许多实际的应用都要求非对称的数字水印方案,即水印检测时所知道的秘密不足以修改、伪造或移去水印.对基于比特承诺和零知识证明的水印验证协议进行了研究.所有权证明者采用基于扩频的对称水印技术,在宿主信号中嵌入水印;水印检测的密钥采用比特承诺的形式提交给验证者,通过证明者和验证者之间的交互协议,验证者可以提取到所嵌入的水印,但无法修改、伪造或移去水印.分别提出了验证一个和多个水印比特的协议,可应用于验证嵌入在图像、音频和视频数据中的扩频水印.     

结合恰可察觉编码失真模型的HEVC大容量信息隐藏方法

目的 数字视频通常经过压缩后传输,结合视频编码标准嵌入秘密信息是视频信息隐藏的主流技术。然而,现有基于HEVC（high-efficiency video coding）的视频信息隐藏技术存在码率增长过快、视频质量下降等问题。针对以上问题,提出结合恰可察觉编码失真模型（JNCD）的HEVC大容量信息隐藏方法。方法 JNCD模型是一种面向HEVC视频编码的视觉感知模型。该模型充分考虑编码过程的模糊和块效应,有效去除视频感知冗余,在相同码率下可获得更高的主观感知质量。结合JNCD模型,调节I帧中编码单元（CU）的最优量化参数（QP）值,并利用基于方向调整（EMD）算法嵌入秘密信息,进一步增加信息隐藏容量。为了提高信息的安全性,用密钥对秘密信息进行置乱加密处理,在解码端只有持有该密钥的用户才能正确解密,获得秘密信息。结果 实验使用HEVC参考软件HM16.0,选取分辨率不同的序列进行测试。结果表明,秘密信息嵌入后,视频测试序列的PSNR平均值为41.16 dB,与现有的信息隐藏方法相比,不仅保持较好的主观和客观视频质量,而且信息隐藏容量平均提升2倍左右。结论 采用本方法在保证原视频图像的质量的情况下,能够有效增加信息隐藏的容量,并能够一定程度阻止码率增长,符合信息隐藏的不可见性、安全性和实时性要求。     

一种基于回声隐藏的数字音频水印改进算法

在前后向双核回声隐藏思想的基础上, 提出了一种基于回声隐藏的改进算法. 根据设定的水印的嵌入率来确定音频段的能量阈值,选择短时能量高于此阈值的音频段嵌入水印信息, 并且引入功率倒谱检测法来检测水印信息. 仿真结果表明改进后的算法具有不可感知性更高, 隐藏效果好并且显著降低了水印信息检测的误码率.     

基于图像秘密共享的密文域可逆信息隐藏算法

针对当前密文域可逆信息隐藏算法嵌入秘密信息后的携密密文图像的容错性与抗灾性不强,一旦遭受攻击或损坏就无法重构原始图像与提取秘密信息的问题,提出了一种基于图像秘密共享的密文域可逆信息隐藏算法,并分析了该算法在云环境下的应用场景。首先,将加密图像分割成大小相同的n份不同携密密文图像。然后,在分割的过程中将拉格朗日插值多项式中的随机量作为冗余信息,并建立秘密信息与多项式各项系数间的映射关系。最后,通过修改加密过程的内置参数,实现秘密信息的可逆嵌入。当收集k份携密密文图像时,可无损地恢复原始图像与提取秘密信息。实验结果表明,所提算法具有计算复杂度低、嵌入容量大和完全可逆等特点。在（3,4）门限方案中,所提算法的最大嵌入率可达4 bpp;在（4,4）门限方案中,其最大嵌入率可达6 bpp。所提算法充分发挥了秘密共享方案的容灾特性,在不降低秘密共享安全性的基础上,增强了携密密文图像的容错性与抗灾性,提高了算法的嵌入容量与云环境应用场景下的容灾能力,保证了载体图像与秘密信息的安全。     

Three-dimensional histogram shifting for reversible data hiding

Histogram shifting is an important method of reversible data hiding. However, every pixel, difference, or prediction-error is respectively changed to hide a data bit in the traditional histogram shifting, which constrains the capacity-distortion embedding performance. An efficient three-dimensional histogram shifting is proposed for reversible data hiding in this paper. Take H.264 videos as covers to show this method. In a 4 × 4 quantized discrete cosine transform luminance block, which is not inferred by others, three alternating current coefficients are selected randomly as an embeddable group. According to the different values of the selected coefficient groups, they could be divided into different sets. Data could be hidden according to these sets. In the traditional histogram shifting, only one information bit could be hidden with at most one modification of one coefficient, whereas two data bits could be hidden at the same cost by using the proposed scheme. The superiority of the presented technique is verified through experiments.     

A Steganography Based on Optimal Multi-Threshold Block Labeling

Hiding secret data in digital images is one of the major research fields in information security. Recently, reversible data hiding in encrypted images has attracted extensive attention due to the emergence of cloud services. This paper proposes a novel reversible data hiding method in encrypted images based on an optimal multi-threshold block labeling technique (OMTBL-RDHEI). In our scheme, the content owner encrypts the cover image with block permutation, pixel permutation, and stream cipher, which preserve the in-block correlation of pixel values. After uploading to the cloud service, the data hider applies the prediction error rearrangement (PER), the optimal threshold selection (OTS), and the multi-threshold labeling (MTL) methods to obtain a compressed version of the encrypted image and embed secret data into the vacated room. The receiver can extract the secret, restore the cover image, or do both according to his/her granted authority. The proposed MTL labels blocks of the encrypted image with a list of threshold values which is optimized with OTS based on the features of the current image. Experimental results show that labeling image blocks with the optimized threshold list can efficiently enlarge the amount of vacated room and thus improve the embedding capacity of an encrypted cover image. Security level of the proposed scheme is analyzed and the embedding capacity is compared with state-of-the-art schemes. Both are concluded with satisfactory performance.     

最大奇异值移位的鲁棒图像信息隐藏

为了提高图像信息隐藏的鲁棒性和不可感知性,提出了一种基于图像块最大奇异值移位的鲁棒信息隐藏算法.算法首先对图像分块并对每个图像块进行奇异值分解,根据图像块最大奇异值的大小选择合适的阈值,并对图像块的最大奇异值进行区间划分,通过将最大奇异值移位到与秘密信息比特相对应的区间实现秘密信息的嵌入.实验结果表明,该算法具有较大的嵌入容量,且在嵌入相同大小的秘密信息时与其他同类算法相比,具有更好的图像视觉质量和鲁棒性.该算法更能适应噪声环境下的信息隐藏.