结合块旋转和马赛克拼图的生成式伪装方法

目的 搜索式无载体信息隐藏容量低,涉及大量载体密集传输;纹理合成无载体隐藏只能生成简单质地的纹理图像;马赛克拼图信息隐藏尽管能产生有意义图像,但需修改嵌入参数。针对以上问题,提出一种结合块旋转和马赛克拼图的生成式伪装方法。方法 将灰度图像进行圆形化并添加随机转角构建马赛克,通过随机坐标决定秘密信息的隐藏位置;在隐藏位置,根据密钥和放置位置来放置代表秘密比特串的圆形图像和施加认证转角,对于非隐藏位置则放置最接近圆形图像来掩盖秘密信息;将放置过程产生的偏差通过误差扩散分散给周围未处理像素。在提取时,结合质心旋转匹配提取秘密比特并进行转角认证。结果 采用圆形图像表达秘密信息而不涉及修改式嵌入,通过马赛克拼图产生有意义含密掩体,可通过质心旋转匹配提取秘密比特并进行转角认证。对密钥严格依赖,在遭受质量因子为50~80的JPEG压缩和随机转角攻击时,秘密信息可完整恢复,在遭受强度为8%~20%的椒盐噪声攻击时,提取信息的误码率低于5%,且对秘密信息的认证成功率均在80%以上。结论 所提方法具有较好的抗攻击能力,可抵御信道攻击且具备较高的安全性。     

基于码分多址复用的双重加密可逆信息隐藏

针对多数密文域可逆信息隐藏算法嵌入容量小、加密算法单一的问题,提出一种双重加密的方法,并利用码分多址复用（CDMA）的思想嵌入秘密信息。加密时将图像分块,先对像素块进行多粒度置乱加密,再对块中每个像素的中间2位用流密码加密。信息嵌入采用码分多址的思想,选取k个长为4的相互正交的矩阵嵌入k层秘密信息,利用矩阵的正交性实现秘密信息多层嵌入,在提高嵌入容量的同时保证了对像素点的较小改变。对不满足嵌入条件的像素块嵌入伪比特,可避免使用位置图。拥有信息提取密钥的合法接收者可以提取秘密信息;拥有图像解密密钥可以近似恢复原始图像;拥有两种密钥既可提取秘密信息又可无损恢复原始图像。实验结果表明,512×512灰度图像Lena在峰值信噪比（PSNR）大于36 dB时最大嵌入容量133 313 bit。所提算法增强了加密图像安全性,在保证可逆性的同时大大提高密文域可逆信息隐藏嵌入容量。     

一种新的基于双伪随机数的图像隐写算法

为提高数字图像隐写中的隐藏信息容量,提出了一种基于双伪随机数的图像隐写算法.首先介绍了伪随机数生成和双像素嵌入信息原理,然后将随机产生的整数伪随机数看作一个辅助像素值,结合载体图像中的一个像素值将两位秘密信息同时嵌入到一个载体图像像素中,从而在像素改变较小的情况下提高隐藏容量.最后分析了算法的嵌入性能,并通过仿真实验证明,该方法在提高隐藏信息容量的同时,也具有很好的安全性能.     

结合随机映射和改进缝合线的纹理合成隐藏

传统修改式信息隐藏无法抵抗密写分析的检测,纹理构造式信息隐藏只能生成简单质地的纹理,不能对秘密信息进行有效掩盖,纹理拼接式信息隐藏,秘密信息与样本小块之间存在着固定的映射关系以及码块间的区别特征,会导致信息泄露,降低其安全性。针对以上问题,提出了一种结合随机映射和改进缝合线的纹理合成隐藏方法。首先将样本图像划分为样本小块并依据样本小块均值划分为不同类别,然后通过建立起秘密信息分段和样本小块类别间的随机映射关系来编码秘密信息并将其放置在空白图像的特定位置上,最后按改进缝合线纹理合成方法将放置小块与相邻小块进行纹理合成并生成含密纹理。实验结果表明,该方法可通过合成纹理来对秘密信息进行掩盖,秘密信息分段和编码样本小块不一一对应,该方法完全依赖于用户密钥且具备一定的抗攻击能力。     

新的基于小波对比度的LSB密写

利用图像块的小波对比度可以判定图像各像素的LSB（Least Significant Bit）嵌入深度,以提高嵌入容量并保持载密图像的质量。提出了一种新的基于小波对比度的密写方案,将图像块像素的低4位置0后进行小波变换并计算小波对比度作为嵌入深度的判决信息,由嵌入深度逐块逐像素密写。实验结果表明,该方法不仅保持了较高的嵌入容量,而且提取秘密信息时不需任何附加信息。     

基于预测误差编码的加密域可逆数据隐藏算法

为提高加密图像可逆数据隐藏的嵌入容量与安全性,提出一种改进的加密域可逆数据隐藏算法。以分块加密方式保留图像块内相邻像素间的相关性,利用多元线性回归模型对图像块内特定像素进行预测,同时以位替换方式将预测误差码元和秘密信息同时嵌入目标像素中,通过差分对称编码提升编码效率并扩展嵌入空间,使得接收者在仅拥有加密密钥和嵌入密钥的情况下可无失真地恢复原始图像和提取秘密信息。实验结果表明,该算法在BOWS-2和UCID数据集上的平均嵌入率分别达到1.717和1.310 bit/pixel,在提高嵌入容量和安全性的同时实现了信息提取操作和图像恢复操作的完全分离。     

基于改进PVO自适应嵌入的加密域图像可逆信息隐藏方法

针对加密图像像素间相关性小,嵌入数据困难等问题,提出了一种基于改进PVO自适应嵌入的加密域图像可逆信息隐藏方法.首先将加密图像进行分块处理,所有图像块依据块复杂度自适应地分为多个等级,图像块所在等级越高,所能嵌入数据的容量越大;并对块内像素根据灰度值大小进行升序排列,然后根据排序结果和图像块所在等级确定中间若干位置像素值作为目标像素,目标像素预测分块内其他像素;最后,预测结果根据相关性强度自适应地嵌入秘密信息.实验结果证明此方法具有较好的嵌入质量和嵌入容量.     

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。     

嵌入率可调和低修改率的二值图像密写算法

为了提供大而可调的二值图像信息隐藏容量和保持载密二值图像良好的视觉质量,提出一种基于分块和矩阵编码的二值图像信息隐藏算法.将二值图像划分为互不相交的2×2的图像子块,随机选择黑白相间的边缘子块作为可嵌子块,应用(1,n,k)矩阵编码实现最多只改变n块可嵌子块中一块的1个像素即可嵌入k比特信息,以及修改像素的规则.选择不同的矩阵编码方案,可以得到不同的嵌入率和像素修改率.理论分析和实验结果表明,本文算法具有信息嵌入量大,效率高,修改率低,安全性好;其信息嵌入率选择具有高度弹性,可以根据实际要求选择在嵌入率和载密图像质量都很理想的密写方案.     

一种基于密钥的图像掩密算法

本文提出了一种新的LSB掩密算法。该算法采用基于线性同余算法的伪随机数发生器生成掩密和提取所需的密钥，通过该密钥在GIF图像中随机选取所要嵌入信息的位置来实现秘密信息比特的嵌入。实验结果表明该掩密算法可有效地抵御可视攻击和χ^2攻击。     

差异聚类和误差纹理合成的生成式信息隐藏

目的 搜索式无载体信息隐藏容量小、搜索量大,涉及大量载体密集传输;纹理构造式隐藏只能生成简单非自然纹理;纹理合成式隐藏存在固定映射以及编码、非编码小块的明显区别特征,且未考虑样本小块差异度和遭受攻击时的类别提取错误,抵抗攻击能力十分有限。针对以上问题,提出一种差异聚类和误差纹理合成的生成式信息隐藏。方法 在嵌入时,通过差异均值聚类获取编码样本小块,结合多重映射将代表秘密信息的编码样本小块随机放置在空白图像上,按最小误差优先拼接策略生成含密纹理。在提取时,通过密钥截取样本小块,寻找最接近编码样本小块,并结合秘密信息MD5（message-digest algorithm 5）值和随机坐标来恢复秘密信息。结果 所提方法与MD5值和密钥紧密绑定,密钥参数、MD5值以及样例图的改变都将导致秘密信息的提取误码率趋近于0.5。同现有方法相比,结合最小误差优先拼接策略,所提方法的像素累计差异更小,含密纹理视觉质量较好且对密钥极度敏感,以实验样本为例,当遭受质量因子为5070的JPEG压缩和5% 15%的椒盐噪声攻击时,秘密信息可完整提取。即使遭受25% 40%的椒盐噪声攻击,提取误码率低于7%。结论 所提方法避免了固定映射和编码、非编码小块的区别特征,含密掩体视觉质量较好且具有较强的抗攻击能力。     

使用四叉树分割进行自适应空域隐写

目的 针对自适应隐写术可有效避免对载体敏感区大量修改的关键问题,为间接提高安全性和增大隐写容量,在四叉树分割和自适应像素对匹配（APPM）的基础上提出一种自适应空域隐写术。方法 首先该方法以图像块的纹理复杂度作为一致性测度并且设置图像块大小为判别准则进行图像分割,根据四叉树分割结果中面积较小的图像块属于复杂区域,较大的属于平滑区域,按照图像块面积大小将图像分成由高复杂、中复杂、低复杂三大区域构成。其次嵌密方式采用APPM,根据密信容量和载体图像选择进制数B。最后,为了保证安全性和提高容量,优先选择高复杂区嵌入不低于B进制的密信,在中复杂区进行B进制的密信嵌入,在低复杂区选择不高于B进制的密信嵌入。结果 为了验证提出的方法,选8幅经典图作为实验,在嵌入率1.92 bit/pixel的情况下,与已有PVD系列算法和DE算法相比具有更高的PSNR值,PSNR值高达48 dB。此外与APPM算法比较,在嵌入率2.5 bit/pixel情况下,该算法的平均KL距离相比传统APPM算法减小了25.37%,平均一阶Markov安全指标值相比传统APPM算法减小了12.11%,对应的平均PSNR值相比传统APPM算法提高0.43%,在嵌入率1.5 bit/pixel情况下,该算法的平均KL距离相比传统APPM算法减小了37.84%,平均一阶Markov安全指标值相比传统APPM算法减小了26.61%,对应的平均PSNR值相比传统APPM算法提高1.56%。此外,从RSP图库中随机选1 000幅图作为数据集,在嵌入率0.5,0.6,0.7,0.8,0.9和1.0 bit/pixel条件下,结合SPAM特征和SVM分类器的最小平均错误率均高于LSB系列经典算法和APPM算法。结论 1）考虑了人类视觉系统对图像不同区域的敏感性不同,通过对图像进行四叉树分割预处理,优先选择非敏感区进行隐写,保证了一定的安全性要求,低嵌入率下抗SPAM检测和统计不可见性方面比较有优势。2）在四叉树分割中,对于隐写前后图像的四叉树分割结果不同的异常情况,采用一种图像块纹理复杂度调整方案,保证了密信正确完整提取。3）利用了APPM算法的大容量特性,可以隐写嵌入率大于1 bit/pixel的密信,比较适用于大容量的密信隐写,而且可以嵌入任意进制的密信,最大程度地减少嵌入失真,此外,进行了四叉树分割预处理,在安全性方面优于传统APPM算法。     

B样条驱动纹理生成的构造式信息隐藏

目的 传统构造式图像信息隐藏算法通常直接将图像空域特征与秘密信息关联,对算法的安全性造成威胁。因此,本文将曲线绘制函数与信息隐藏相结合,提出一种以B样条控制点为特征,在图像空域间接隐藏信息的算法。方法 算法主要分为信息隐藏及信息提取两阶段。在信息隐藏阶段,发送方首先通过选取初始控制点、仿射变换及B样条曲线绘制生成多条参考曲线,然后利用曲线控制点的位置隐藏信息,最后为图像填充颜色,即完成含密纹理图像的构造。在信息提取阶段,提取方根据纹理曲线和图像颜色获得含密曲线及参考曲线,经对照计算即可提取出秘密信息。结果 本算法具有较高的隐藏容量、鲁棒性和安全性。实验结果表明,由本文算法生成的800×800像素图像,其最高隐藏容量可达2870bits,分别是另两种典型构造式信息隐藏算法的6.7和3.4倍,且在质量因子为10的JPEG（joint photographic experts group）压缩攻击下的提取误码率可低至0,优于鲁棒较强的选择式信息隐藏算法LDA-DCT（robust coverless image steganography based on DCT and LDA topic classification）以及与之类似的构造式信息隐藏算法。同时,抗隐写分析检测实验表明,在隐藏容量小于250bits时检测误差趋近于0.5。结论 本文以B样条曲线控制点为特征,在纹理图像的绘制过程中隐藏信息,有效提高了传统构造式图像信息隐藏算法的安全性、隐藏容量和鲁棒性。     

A new steganography algorithm using polar decomposition

Nowadays, the security of communication becomes very important with the rapid development of network technology. So, the transmission and distribution of the several digital information must be protected and secured against other users. Many steganography techniques have been proposed for embedding secret digital data in other digital data. In this article, we propose a new steganography algorithm based on a linear algebraic tool that is the polar decomposition (PD) for hiding secret data in an image. A host image is selected and divided into blocks of size 2 × 2, a PD is applied on each block, and the secret data are embedded in suitable blocks. Experimental results show that our proposed algorithm gives a higher hiding capacity, achieves good imperceptibility, and also provides a high degree of security against common types of attacks such as compression attack with quality 10%, gamma correction attack, and impulse noise attack.     

以分形图形为载体的信息隐藏算法

针对现有信息隐藏提取得不到原始载体图像使提取困难、隐藏容量高又易被隐密分析攻破的问题,提出以分形图形为载体的信息隐藏方法。首先,利用数学仿射变换及分形迭代函数系统生成黑白的分形图形（BWFG）;然后,根据坐标变换的思想,将分形图形转化为黑白像素图像（BWPI）;最后,将像素图像分成不重叠的小块,通过调整小块内黑白像素的位置来隐藏秘密信息,形成含密图像。知道仿射变换参数及迭代次数的秘密信息接收方,首先生成原始载体分形图像,然后通过对比两幅图像相应小块黑白像素差异,即可提取隐藏的秘密信息。理论分析和仿真实验表明,与频率域信息隐藏算法相比,提出的算法隐蔽性强、隐藏容量高,能抵抗基于图像特征和变换域系数变化的隐密分析。     

Separable reversible data hiding in encrypted images based on scalable blocks

This paper proposes a new separable reversible data hiding method for encrypted images. Proposed scheme employs the pixel redundancy of natural images to construct embedding space. First, cover image is divided into multiple blocks with different scales. According to the pixel average value of each block, the lowest two bits of every pixel are vacated as reserved rooms. Subsequently, the whole image is encrypted by using stream cipher and the secret messages are finally embedded into the reserved rooms by the embedding key. Proposed scheme is separable in the sense that the recipient can achieve different function by the following ways: (a) If the recipient has only decryption key, an approximation plaintext image containing the embedded information can be obtained. (b) If the recipient has only embedded key, secret messages can be extracted correctly. (c) If the recipient has both decryption key and embedded key, he can not only extract the secret messages, but recover the original cover image perfectly. Extensive experiments are performed to show that our proposed schemes outperform existing reversible data hiding schemes in terms of visual quality, embedding capacity and security performance, even if a large-scale image database is used.

     

图像分区选择的像素值排序可逆数据隐藏

目的 基于像素值排序（PVO）的数据隐藏算法因其高保真的优越性受到广泛重视,并不断得到改进。本文提出一种图像分区选择思想,以进一步充分利用图像的嵌入空间,改善PVO算法的嵌入性能,提高载秘图像的信噪比。方法 原始PVO算法通常采用预测差值“1”进行数据隐藏,对平滑像素组有较好的利用率和隐蔽性,而对毛躁像素组隐秘性能明显下降,算法性能与图像像素分布情况密切相关。本文在PVO算法基础上提出图像分区选择的思想,首先,将原始图像分为若干区域,然后按移位率从小到大的顺序依次选择图像区域;其次,在每个区域中选择合适的嵌入预测误差;最后,按顺序在被选区域利用该区域的最优嵌入差值完成信息嵌入。结果 假设将图像划分为8×8个区域,对本文算法与原始PVO算法进行比较,当嵌入量为1×10⁴ bit时,Elaine图像的移位率由81.59%降为74.40%,载秘图像的峰值信噪比（PSNR）值由55.388 2提高为56.996 9,提高了1.608 7,采用其他图像并就不同嵌入量进行实验,各图像PSNR值均表现出不同程度的提高。其次,将图像分别划分为2×2、4×4、8×8、16×16个分区,当嵌入量为1×10⁴ bit时,Lena图像PSNR由原始PVO的59.204 6逐渐增加至60.846 9,其他图像在不同嵌入量时PSNR均随着分区数的增加而有不同程度的提高。结论 本文提出的基于图像分区选择的改进PVO算法,可根据像素分布情况增加对嵌入空间的利用,在相同嵌入量情况下,改进后的算法能够获得更高的PSNR值;在一定分区数量条件范围内,分区数量与图像PSNR值表现出正相关性,随着分区数量的增加,图像PSNR值随之增加;本文方法在一定程度上改善了嵌入容量,弥补了因分区数量增加带来的辅助信息增加的问题。