基于纠错码的健壮性图像信息隐藏算法

针对空域图像信息隐藏(IH)算法健壮性较差的缺陷,研究了基于纠错码的图像信息隐藏算法。利用纠错码能够纠正随机错误的特性提高空域信息隐藏算法抵抗攻击者修改载体的能力。给出了两类不同的算法:基于纠错码的最低有效位(LSB)信息隐藏算法与基于纠错码的灰度位信息隐藏算法。前者将秘密信息进行编码并以LSB的形式进行嵌入,能够在低密度噪声的情况下实现较高的健壮性;后者利用图像像素灰度值的结构特点,以Hamming码的形式对每一个已嵌入秘密信息的像素灰度值进行编码,可以达到独立纠正一个错误的目的。理论分析和实验结果表明,在相同的噪声密度和噪声幅度下,这两类算法恢复的秘密信息百分比均高于基本的LSB算法,是两种具有较高健壮性的信息隐藏算法。     

基于位平面改进的图像信息隐藏算法

为了解决由于因特网的飞速发展引发的网络信息安全问题, 前人提出了一种基于最低有效位算法的图像信息隐藏技术, 巧妙地利用媒体信息冗余属性, 将秘密信息隐藏在其他媒体信息, 得到一个可以公开传播的嵌密载体,使非法者不能意识到隐藏数据从而实现信息的存储和传输. 针对这种算法隐藏信息量不够大的问题, 将秘密信息从只在最低一位进行隐藏, 改变为采用先匹配, 若匹配失败再替换的原则, 将秘密信息每个连续两位依次嵌入载体图像中每个字节最低四位的两位中, 提高了传统最低有效位算法的隐藏量. 结果表明, 该算法隐藏量大, 隐藏前后图像质量变化小, 安全性高, 并且能够正确提取出秘密信息, 满足用户对信息隐藏的要求.     

一种基于LSB和PVD的图像信息隐藏方法研究

为了提高图像中秘密信息的嵌入量,提出并实现了一种基于最低有效位和像素值差异的图像信息隐藏方法。通过计算两个连续像素值的差异来判断图像的一致区域和边界区域,在一致区域使用最低有效位方法,而在边界区域使用像素值差异方法。实验结果表明,结合这两种方法后信息的嵌入量是单纯使用像素值差异方法的1.59～1.97倍,并且隐写图像具有大于38 dB的峰值信噪比,保证了隐写图像的视觉质量。     

一种基于LSB的数字图像信息隐藏算法

根据载体图像和嵌入量的大小,利用随机函数确定出嵌入字节的位置,使嵌入信息分布均匀;研究了异或运算的性质,结合位平面的特点,通过位的异或运算,实现秘密信息嵌入;对嵌入的字节最多只需修改一位,可在该字节中同时嵌入两位秘密信息,提高了秘密信息嵌入量,并能无损还原.理论分析和实验结果证明了算法的有效性.     

基于数字图像LSB嵌入的检测算法

信息隐藏技术和信息隐藏分析技术是信息安全领域的重要研究方向。信息隐藏技术包括隐写术和数字水印。信息隐藏分析技术包括了检测、攻击和破解3个步骤。位图的最不重要位嵌入方法是当今流行的基于图像的信息隐藏方法。提出了在嵌入信息服从均匀分布的情况下，两个基于图像时空域最低有效位连续嵌入的统计检测算法：μ检验算法和x^2检验算法。对部分算法进行了漏报率和误报率分析。通过实验验证了两个算法的检测效果，给出了相关的实验分析和结论。     

基于信息隐藏的监控图像防篡改方法

针对当前监控图像可能被恶意篡改的问题,提出了一种基于信息隐藏的监控图像保存及防篡改方法。首先,通过信息隐藏的手段,将监控图像的来源传感器及摄取时间信息进行隐藏,给出了一种基于信息隐藏的监控图像及现场信息保存的大致流程。然后,采用信息隐藏中典型的最低有效比特位( LSB)替换隐藏算法,给出了现场信息的随机嵌入和提取算法。最后,实验分析结果表明,在图像质量得到较好保持的情况下,所提方法能够实现现场信息的有效嵌入和提取,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于视觉冗余性的图像信息隐藏

信息隐藏的原理就是利用载体中存在的冗余信息来隐藏秘密对象。依据人类对于图像的视觉冗余特性研究了空域上的信息隐藏，给出了基于最低有效位（LSB）和其他多位隐藏和检测方法的算法和流程，并且通过编程实现；进一步对不同比特位隐藏效果作出定量、定性分析，从视觉冗余性角度讨论了数据嵌入位置问题；最后利用熵值评价隐藏结果。实验结果表明，该方法能够根据视觉冗余性寻找到最佳嵌入位置，将对信息隐藏技术有一定的指导作用。     

图像信息隐藏检测及其在互联网监管中的应用

本文分别从空间域、变换域分析了常用的图像信息隐藏技术和图像信息隐藏检测技术,研究了一种可对DFT域、DCT域和DWT域图像信息隐藏实现通用盲检测的基于频率域差分直方图能量分布分析的通用信息隐藏检测方法,并在此基础上设计了互联网内容监管网关中的图像信息隐藏检测模块,进行了功能性实验,表明该方法能有效检测图像信息隐藏。     

基于CL多小波变换和组合位平面理论的秘密信息共享算法

针对信息隐藏算法容量和不可见性与鲁棒性矛盾的特点,提出了一种新的基于Chui-Lian(CL)多小波变换和组合位平面(CBP)理论的数字图像载体预处理算法,并将该算法用于以数字图像为载体的信息隐藏,以实现秘密通信和图像共享。其中,CL多小波变换能够将载体图像划分为4个能量等级不同的最低分辨率子图像,组合位平面理论可将子图像解析为不同的位平面层次,在隐藏秘密信息时,可根据最低分辨率子图和组合位平面的能量等级由高到低分别嵌入鲁棒信息、秘密信息和脆弱信息。实验结果表明,在25%的嵌入率时,与基于离散余弦变换和最低有效位方法的信息隐藏算法（DCT-LSB）、基于离散小波变换和最低有效位方法的信息隐藏算法（DWT-LSB）相比,所提算法针对若干常见攻击的鲁棒性有一定程度提升,峰值信噪比（PSNR）分别提高了37.16%和20.00%。     

基于PE文件资源数据的信息隐藏方案

研究PE图标和位图资源存储格式及其特点,提出基于PE资源数据的信息隐藏方案。该方案利用PE文件的隐蔽性,采用有效的信息隐藏算法将秘密信息嵌入到PE资源数据中,提高信息隐藏的安全性和隐藏容量。针对PE图标和位图特点,提出一种新的调色板冗余颜色分配算法,提高基于调色板颜色冗余隐藏算法的嵌入量。     

Data hiding scheme improving embedding capacity using mixed PVD and LSB on bit plane

In data hiding, pixel-value differencing and least significant bit are well-known techniques to embed secret data. In this paper, a novel data hiding scheme is proposed to provide high embedding capacity. In case of previous methods, pixel-value differencing and least significant bit techniques were used individually or in combination based on pixel, but the proposed method utilizes first by dividing the bit region and two schemes are used simultaneously in the same bit plane. The experimental results show that the proposed method has strength on embedding capacity maintaining visual image quality without distortion to the human eyes.     

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。     

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。     

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。     

基于自适应MSB与差值预测的大容量密文域可逆信息隐藏算法

为提高密文域可逆信息隐藏（reversible data hiding in encrypted images,RDH-EI）的嵌入容量,提出了一种基于自适应MSB（most significant bit）与差值预测的RDH-EI方案。首先将图像进行分块,然后进行块级加密和置乱以抵抗对于加密图像的分析。在嵌入数据阶段,对于自适应MSB预测的方法进行改进,将没有嵌入数据的块,利用部分块内像素之间差值很小的特点采用自适应差值预测的方法嵌入数据,以块中左上角像素为目标像素,用于预测其他像素从而腾出更多的嵌入空间。实验结果表明,所提方法具有可逆性和可分离性,并且在自适应MSB预测方法的基础上进一步提高了嵌入容量,对于512×512大小的灰度图像,平均嵌入容量提高了大约7 445 bit。     

利用像素置换的自适应可逆信息隐藏

目的 像素置换作为一种可逆信息隐藏方式具有良好的抗灰度直方图隐写分析能力,但嵌入容量偏小一直是其缺陷。针对这一问题,提出了一种基于像素置换的自适应可逆信息隐藏算法。方法 首先,与传统2×2像素块结构相比构造了尺寸更小的像素对结构,使得载体图像可以被更稠密地分割,为嵌入容量的提升提供了基数条件。其次,提出适用于该新像素结构的可嵌像素对（EPP）筛选条件,避免嵌入过程引起图像质量大幅下降。之后,根据EPP的灰度趋势差异对其进行自适应预编码,提高Huffman编码压缩比,进一步提升算法嵌入容量。最终,通过像素置换嵌入信息。结果 与2×2像素块结构的非自适应图像隐写算法相比,在同样保证灰度直方图稳定性的情况下该算法的PSNR提高了32%左右,嵌入容量提高了95%以上。其中自适应性对嵌入容量提升的贡献极大。结论 本文算法同时具有抗灰度直方图隐写分析能力与高嵌入容量性的可逆信息隐藏。算法构造了更高效的可嵌单位,并且针对不同载体图像的特点对其可嵌区域进行差异化编码。实验结果表明,本文算法在具有更好的不可见性的同时,嵌入容量得到大幅提升。     

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。     

改进的双线性插值算法在信息隐藏中的应用*

针对传统信息隐藏算法隐藏容量小和对图像质量影响较大的缺点,提出了一种新的信息隐藏算法。利用灰度级插值的方法来修改秘密信息嵌入点的像素灰度值,为隐藏秘密信息创造出更大的冗余空间;同时采用新的相邻像素差值计算方法以实现秘密信息的嵌入,使得嵌入大量秘密信息后,载密图像的质量得到很好的保证。实验结果表明,当PSNR＞40 dB时,最低也可以隐藏145 800 bit。与传统的算法相比,隐藏容量有了更大提升的同时,PSNR值也保持在很高的水平。     

Secure data hiding scheme using shape generation algorithm: a key based approach

Data hiding in images has evolved as one of the trusted methods of secure data communication and numerous approaches have been introduced over the years using gray scale images as the cover media. Most of the methods are based on data hiding in least significant bit planes of cover images. Many such methods purely depend on data substitution algorithms by defining a pattern in which data is embedded. One can gain access to the secret data in a few attempts, if the algorithm is known. Keeping this in view several approaches based on secret keys have also been proposed by researchers. This paper proposes an efficient data embedding scheme using a key and an embedding pattern generated through midpoint circle generation algorithm. The pattern can be applied to a carrier that is mapped onto a grid/image. The cryptosystem uses the concept of steganography and is computationally light and secure. The secret-key is generated in such a way that Avalanche effect is ensured except in very rare cases. The proposed data embedding method is shown to be robust and highly secure while maintaining good hiding capacity and imperceptibility. It is applicable for data hiding in a generic grid that could be of pixels or bits.     

一种大嵌入容量的可逆数据隐藏方法

为了提高可逆数据隐藏容量, 定义了一种新的基于n维图像块向量的可逆整数变换算法, 整数变换后图像块所有像素最低两位有效位相同, 产生了较大的冗余信息, 可用来实现较大容量的可逆数据隐藏。将该方法与现有的一些方法进行了实验比较, 结果表明该方法在嵌入相同数据量时具有更好的隐蔽性, 并且还提高了最大数据嵌入量。该方法具有较好的隐蔽性和较大的数据嵌入容量, 嵌入数据和原宿主图像均能从隐藏图像无损恢复。