基于混沌加密的彩色图像自适应密写算法

提出了一种新的利用混沌信号作为密钥流对密写信息进行加密，进而根据载体图像特性进行分块，自适应调节嵌入深度的最低比特位（LSB）密写算法。实验结果表明，该密写算法具有较好的隐蔽性，以及较大的隐藏容量。通过对彩色图片的密写来进行文本信息传输，较好地解决了在互联网上信息传输的通信安全问题。     

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。     

图像隐写容量归一化研究

为解决各类数字图像的隐写容量无法统一衡量的问题,提出了数字图像的最大隐写容量归一化的算法.在阐述最低有效位(LSB)隐写技术的基础上,表明了至多改变一位后的图像的最大嵌入容量小于等于像素数的2倍,实现数字图像的最大隐写容量的归一化,将批量隐写最大容量增加了1倍.在阐述和归纳图像隐写规则后,提出了相应的隐秘信息嵌入和提取算法,并通过实例验证了所提算法的有效性,为数字图像的隐写容量归一化提供了可行的解决途径.     

LSB based non blind predictive edge adaptive image steganography

Image steganography is the art of hiding secret message in grayscale or color images. Easy detection of secret message for any state-of-art image steganography can break the stego system. To prevent the breakdown of the stego system data is embedded in the selected area of an image which reduces the probability of detection. Most of the existing adaptive image steganography techniques achieve low embedding capacity. In this paper a high capacity Predictive Edge Adaptive image steganography technique is proposed where selective area of cover image is predicted using Modified Median Edge Detector (MMED) predictor to embed the binary payload (data). The cover image used to embed the payload is a grayscale image. Experimental results show that the proposed scheme achieves better embedding capacity with minimum level of distortion and higher level of security. The proposed scheme is compared with the existing image steganography schemes. Results show that the proposed scheme achieves better embedding rate with lower level of distortion.     

基于颜色编码和图像隐写术的可逆灰度方法

针对现有方法存在合成灰度图像视觉质量欠佳、重建彩色图像还原度不足的问题,提出一种基于颜色编码和图像隐写术的可逆灰度方法。其利用可逆神经网络构建更高效的颜色编解码器,并引入密集卷积块和通道注意力机制进一步提升网络模型的性能,综合减少编解码过程中的颜色信息丢失。之后,为使灰度图像负载编码信息以及减小嵌入过程导致的图像失真,设计了一种基于修改方向的图像隐写算法,通过自适应权值参数选择,以接近最优的方式满足不同的嵌入容量需求,减少对灰度图像的修改。在Kodak和McMaster数据集上的实验表明,与现有代表性可逆灰度方法相比较,该方法能够生成质量更高的可逆灰度图像以及重建更加还原的彩色图像,在图像可视化时具有更好的视觉效果,在标准参考图像的相似性评价指标方面也取得了更优的性能。     

基于小波对比度和模函数的安全密写算法

针对图像隐写中大容量、高保真度和安全性问题,依据人眼对变换剧烈及较暗区域均不敏感的视觉特点,结合模函数周期性运算,提出一种基于小波对比度和模函数运算的高保真图像隐写算法。该方法首先将载体图像按固定大小分块并计算其小波对比度,然后依据小波对比度确定各块嵌入深度,最后采用模函数运算嵌入秘密信息。实验结果表明,该方法能嵌入较多信息和保持良好的载密图像质量。     

基于中值预测的四轮嵌入可逆信息隐藏算法

传统基于预测误差直方图平移的可逆信息隐藏算法大多通过固定顺序来扫描原始图像,从而进行数据嵌入,这种方式没有考虑图像本身的纹理信息,导致无效移位像素点较多,伪装图像视觉质量较差。为解决该问题,提出一种基于中值预测的四轮嵌入可逆信息隐藏算法,以在提高嵌入容量的同时降低伪装图像的失真率。利用相邻像素之间具有较强相关性的特点,在较小的误差值处聚集大量像素点,以得到更陡峭的预测误差直方图并提高嵌入容量。对每个像素点定义复杂度,根据复杂度的高低对预测误差进行排序,优先在图像平滑区域嵌入数据,从而有效减少无效移位像素点个数,降低伪装图像的失真率。实验结果表明,该算法的最大嵌入率可以达到0.3 bpp,在0.1 bpp的嵌入率下峰值信噪比高达55.15 dB,与非对称直方图算法、误差直方图移位算法等相比,其具有较高的嵌入容量和较小的视觉失真率。     

载体选择型图像隐写算法研究

传统的载体选择式图像隐写需要人工构建图像和秘密信息的关系,且鲁棒性不强.针对这个问题,提出了一种载体选择型图像隐写算法,该方案结合图像检索的思想,使用StarGAN的判别器作为特征提取器,将提取的特征映射为秘密消息,直接构造了图像和秘密消息的映射关系,并采用了特征更新、搜图更新等方式更新关系库,自动化更新映射关系库.实验证明,该方案具有较高的隐写容量和较好的鲁棒性,在图像质量不高时,提取准确率比现有方法提高约6％.     

Color local complexity estimation based steganographic (CLCES) method

In this paper we present the color local complexity estimation based steganographic (CLCES) method that is able of both preventing visual degradation and providing a large embedding capacity. A preprocessing stage is applied in the proposed scheme to improve the steganography security. The embedding capacity of each pixel is determined by the local complexity of the cover image, allowing good visual quality as well as embedding a large amount of secret messages. We classify the pixels using a threshold based on the standard deviation of the local complexity in the cover image to provide a compromise between the embedding capacity and the image visual quality. The experimental results demonstrated that the algorithm CLCES proposed produces insignificant visual distortion due to the hidden message. It provides a high embedding capacity that is superior respect to the offered by the existing schemes. The proposed method is a secure steganographic algorithm; it can resist the image quality measures (IQM) steganalysis attack. The RGB, YCbCr, and HSV color spaces are incorporated in the proposed scheme to ensure that the difference between the cover image and the stego-image which is indistinguishable by the human visual system (HVS). Finally, the proposed scheme is simple, efficient, and feasible for the adaptive steganographic applications.     

基于视觉注意力和局部复杂性的图像隐写算法

视觉注意力是人类感知系统中一个十分重要的特性,但目前基于人类视觉感知机理的隐写算法大多只考虑亮度、对比度和掩蔽效应等低层因素.文中将视觉注意力模型引入隐写算法中,提出一种新的基于视觉注意力和局部复杂性的图像隐写算法.算法先采用均方差分析图像的局部复杂性,在复杂性较大的区域引入Itti模型构造注意力显著图,进而利用视觉熵来定量刻画注意力特性,并将图像分块处理,图像块按照不同的局部复杂程度和注意力等级分成3种类型,最终利用LSB方法进行隐写.大量实验结果表明,文中算法在嵌入大量信息后仍能保持较好的视觉感知效果,且能抵抗一类通过直方图对比的隐写分析方法.     

用于实现图像对比度增强的可逆数据隐藏算法

针对已有算法嵌入率低、算法过程复杂等问题,提出一种新的可逆数据隐藏算法。算法为了提高信息隐藏率,首先选取直方图中值点两侧的峰值进行数据嵌入。在多次嵌入之后,算法选择中值点位置嵌入所有峰值信息,由于中值点在嵌入后可以直接定位,因此可以实现可逆嵌入与恢复,从而不需要已有算法最低有效位的替换过程,减少了算法过程的复杂性。算法在两个图像集上进行性能测试,先与已有算法进行数据嵌入量比较,接着与MATLAB中3个对比度增强函数进行比较,用于评估算法的嵌入容量以及对比度增强后的图像质量。实验结果表明,所提算法在实现可逆数据隐藏和对比度增强的同时,嵌入容量有较大的提高。     

安全的MPEG压缩视频数字隐写算法

视频数字隐写具有隐藏容量大的优点,但是通常在获得隐藏容量的间时,却忽视了安全性.为了在二者之间取得平衡,利用纠错码信息隐藏的原理,提出了一种以压缩视频为载体的数字隐写算法.该算法在进行秘密信息嵌入时,采用了二次嵌入的策略,即首先将秘密信息嵌入到纠错码码字,然后将得到的载密纠错码码字嵌入到与不采用差分编码的系数相对应的行程幅度对的幅度值,同时采用比特率控制策略来减小信息嵌入前后的视频流长度变化.实验及分析表明,该算法的隐写结果不仅具有较好的视觉和统计上的不可感知性,而且满足密码学中的"Kerchhoff准则".此外,该算法在确保一定的嵌入容量的情况下,能够使视频流长度在信息嵌入前后保持近似不变.     

Performance enhanced image steganography systems using transforms and optimization techniques

Image steganography is the art of hiding highly sensitive information onto the cover image. An ideal approach to image steganography must satisfy two factors: high quality of stego image and high embedding capacity. Conventionally, transform based techniques are widely preferred for these applications. The commonly used transforms for steganography applications are Discrete Cosine Transform (DCT), Discrete Wavelet Transform (DWT) etc. In this work, frequency domain transforms such as Fresnelet Transform (FT) and Contourlet Transform (CT) are used for the data hiding process. The secret data is normally hidden in the coefficients of these transforms. However, data hiding in transform coefficients yield less accurate results since the coefficients used for data hiding are selected randomly. Hence, in this work, optimization techniques such as Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO) are used for improving the performance of the steganography system. GA and PSO are used to find the best coefficients in order to hide the Quick Response (QR) coded secret data. This approach yields an average PSNR of 52.56 dB and an embedding capacity of 902,136 bits. These experimental results validate the practical feasibility of the proposed methodology for security applications.     

基于分层嵌入的二值图像隐写方法

提出了一种非加性失真的二值图像隐写方法,该方法对载体图像进行分割,生成两张子图,通过传递影响因子更新失真,并使用最小化失真隐写编码实现消息嵌入。相较于固定失真不变的加性失真隐写方法,所提方法结合了二值图像只有黑色和白色两种像素的特性,使其能够捕捉像素点间修改的相关性,实现动态修改失真,从而提高了二值图像隐写的视觉质量和隐写安全性。     

数字图像鲁棒隐写综述

随着智能设备和社交网络的飞速发展,通过网络传输的数字图像成为了实施隐蔽通信的新型重要载体,适应网络信道的图像隐写技术有望成为开放网络环境下可靠、隐蔽传递信息的一种重要方式。然而,数字图像通过Facebook、Twitter、微信、微博等社交网络传输的过程中,往往会遭受压缩、缩放、滤波等处理,对传统信息隐藏技术在兼顾鲁棒性与抗检测性方面提出了新的挑战。为此,研究者经过多年的努力探索,提出了可抵抗多种图像处理攻击和统计检测的新型鲁棒隐写技术。本文结合网络有损信道中隐蔽通信应用需求,对现有的数字图像鲁棒隐写技术进行综述。首先简要介绍本领域的研究背景,并从图像水印和隐写两方面对图像信息隐藏技术的基本概念、相关技术和发展趋势进行了简要总结。在此基础上,将图像鲁棒隐写技术的研究架构分为载体图像选择、鲁棒载体构造、嵌入代价度量、嵌入通道选择、信源/信道编码以及应用安全策略等方面,并分别对相关方法的基本原理进行了归纳和阐述。随后,对具有代表性的相关方法进行了对比测试,并结合应用场景需求给出了推荐的鲁棒隐写方法。最后,指出了数字图像鲁棒隐写技术有待进一步研究解决的问题。     

多载体图像分存隐写算法研究

针对图像分存隐写容量小、安全性差的问题,提出一种基于Bernstein多项式的载体图像分存隐写算法。构建图像分存的隐写模型,分析Bernstein多项式性质并证明图像分存原理,并给出隐秘信息的嵌入与提取算法。实验结果表明,该算法能增大隐写容量,抵抗随机剪切攻击和加噪攻击。     

一种基于含水印量子图像的自适应量子隐写算法

利用NEQR量子图像表示法,提出了一种能在含水印量子载体图像中实现隐蔽通信的量子隐写算法。新算法借助水印通常拥有很好的稳健性和其特有的自恢复系统,对秘密信息的稳健性进行了多重强化。相比于之前的量子隐写算法,新算法不仅强化了秘密信息自身的稳健性,而且通过量子线路的设计提高了其嵌入和提取的可执行性和执行效率。经实验仿真结果和性能分析验证,新算法在保留原有隐蔽性和安全性基础上,进一步提高了秘密信息的稳健性和嵌入率。     

基于人类视觉系统的非抽样Contourlet变换域图像隐写算法

为提高图像信息隐藏的容量和隐蔽性,对比分析了非抽样Contourlet变换(NSCT)和Contourlet变换各自的优缺点和适用范围,提出了一种基于NSCT和人类视觉系统(HVS)的图像隐写方案。通过对人眼的视觉掩蔽效应进行建模,在NSCT分解的最精细尺度的各方向子带中,对不同系数分别嵌入不同的秘密信息量。仿真实验表明,新的算法相比小波域中的隐写方案,隐写的嵌入量至少提高了70000b,峰值信噪比(PSNR)提高约4dB,较好地兼顾了隐写在不可见性和嵌入容量上的要求,较小波域中的隐写方案具有更好的应用前景。     

整数变换实现大容量图像无损信息隐藏

目的 针对图像无损信息隐藏中嵌入容量和隐藏图像质量问题,描述了一种基于可逆整数变换算法在图像中实现较大容量数据嵌入的无损隐藏方法。方法 定义的可逆整数变换算法先计算图像块n个像素点的整数平均值,在整数变换过程中将各像素点与平均值之间的差值扩展到4倍。结果 整数变换后图像块所有像素点最低两位有效位相同,产生的冗余信息可用来嵌入2(n-1)比特数据。结论 给出了一种新的可逆整数变换算法并实现较大容量图像无损信息隐藏,实验结果表明该方法具有较大的数据嵌入容量和较好的隐藏图像质量,嵌入数据和原宿主图像均能从隐藏图像中无失真恢复。     

生成对抗网络驱动的图像隐写与水印模型

目的 图像信息隐藏包括图像隐写术和图像水印技术两个分支。隐写术是一种将秘密信息隐藏在载体中的技术,目的是为了实现隐秘通信,其主要评价指标是抵御隐写分析的能力。水印技术与隐写术原理类似,但其是通过把水印信息嵌入到载体中以达到保护知识产权的作用,追求的是防止水印被破坏而尽可能地提高水印信息的鲁棒性。研究者们试图利用生成对抗网络（generative adversarial networks,GANs）进行自动化的隐写算法以及鲁棒水印算法的设计,但所设计的算法在信息提取准确率、嵌入容量和隐写安全性或水印鲁棒性、水印图像质量等方面存在不足。方法 本文提出了基于生成对抗网络的新型端到端隐写模型（image information hiding-GAN,IIH-GAN）和鲁棒盲水印模型（image robust blind watermark-GAN,IRBW-GAN）,分别用于图像隐写术和图像鲁棒盲水印。网络模型中使用了更有效的编码器和解码器结构SE-ResNet（squeeze and excitation ResNet）,该模块根据通道之间的相互依赖性来自适应地重新校准通道方式的特征响应。结果 实验结果表明隐写模型IIH-GAN相对其他方法在性能方面具有较大改善,当已知训练好的隐写分析模型的内部参数时,将对抗样本加入到IIH-GAN的训练过程,最终可以使隐写分析模型的检测准确率从97.43%降低至49.29%。该隐写模型还可以在256×256像素的图像上做到高达1 bit/像素（bits-per-pixel）的相对嵌入容量;IRBW-GAN水印模型在提升水印嵌入容量的同时显著提升了水印图像质量以及水印提取正确率,在JEPG压缩的攻击下较对比方法提取准确率提高了约20%。结论 本文所提IIH-GAN和IRBW-GAN模型在图像隐写和图像水印领域分别实现了领先于对比模型的性能。