基于图像块像素差的大容量无损信息隐藏算法

为使提取嵌入的秘密信息后能无损恢复原始载体图像,提出一种基于图像块相邻像素差的大容量无损信息隐藏算法。将原始载体图像进行分块,并按一定顺序扫描图像块得到一系列像素序列,通过计算每个序列中相邻像素的差值得到差值直方图,从中选择2个最大峰值点将秘密信息嵌入。实验结果表明,与其他无损嵌入算法相比,该算法在保证较好不可见性的情况下,信息嵌入容量较大,峰值信噪比较高。     

图像多区域信息隐藏算法

本文分析了信息隐藏变换域方法鲁棒性强的原因 ,指出其实质就是将机密信息多处隐藏。将这一思想应用于信息隐藏的空间域方法 ,提出MLSB算法。该算法把载体图像分为n×n个区域块 ,用LSB方法将机密信息隐藏到图像的每一个区域块。当图像遭受攻击后 ,图像像素值发生改变 ,通常这种改变只能发生在图像像素值的某些位。所以 ,仍然可以从未改变的像素值中提取嵌入信息。文中给出了MLSB信息嵌入和提取算法 ,并通过多方面的实验检测该算法。实验表明 ,和LSB算法相比 ,该算法的鲁棒性全面提高 ,也超过了很多信息隐藏的变化域方法。该算法对滤波亦有较好的鲁棒性。但该算法抗压缩能力 ,特别是在较低位平面时较差     

自适应的无损像素差分隐写算法

提出一种自适应的无损像素差分隐藏算法,利用像素块差值的最大值和门限值的关系,在平滑区域和边缘区域嵌入较多的隐藏信息,在中间地带嵌入较少的信息。实验结果表明,该算法可以提高数据隐藏的容量,实现隐藏信息的盲提取,有效抵抗差分直方图的攻击,无损恢复原始载体图像。     

利用改进整数变换实现图像无损信息隐藏

为了在图像中实现无损信息隐藏,并提高数据嵌入容量和隐蔽性,给出一种基于改进整数变换的无损信息隐藏方法。首先对图像块采用改进算法进行整数变换,使得变换前后图像块引入失真较少,然后自适应选择整数变换后引入失真较小的可修改图像块进行整数变换,并嵌入较大数据量的机密信息,在公共信道进行传输后接收端能正确提取机密信息,并无损恢复原宿主图像。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蔽性,可用于医学图像中隐藏病历信息及遥感、军事图像的无损隐秘传输等领域。     

基于高阶位平面冗余的可逆信息隐藏方法

针对现有加密图像可逆信息隐藏（RDHEI）方法存在的隐藏容量低、解密标记图像质量差的问题,提出了一种新的基于高阶位平面冗余的RDHEI方法。首先,通过Logistic映射对原始图像进行分块加密,并保留块内像素高阶位平面的冗余;其次,依据块内高阶位和低阶位个数是否相同的规则将加密后的图像块分为可嵌入块和不可嵌入块,并在可嵌入块中使用像素低阶位的值替换对应的高阶位值,从而实现高阶位平面冗余向低阶位平面的转移;最后,利用块内低阶位平面中腾出的嵌入空间来嵌入机密信息。在这之后,接收者利用密钥实现数据提取、图像解密和图像无损恢复的操作。在使用USC-SIPI标准图像库中的6幅图像进行的仿真实验中,在高阶位平面数等于3时,所提方法的图像的平均嵌入率为1.73 bpp,直接解密后的标记图像的平均峰值信噪比（PSNR）为47.20 dB。实验结果表明,该方法不仅提高了加密图像的信息嵌入量,而且提高了直接解密后的标记图像的PSNR值。     

统计量移位的鲁棒无损图像信息隐藏

鲁棒无损信息隐藏在医学成像、法律取证、遥感等领域有广泛的应用。提出了一种鲁棒无损图像信息隐藏算法。在含密载体图像未受损情况下,正确提取秘密信息后可无损恢复原始载体图像;在含密载体图像受到一定程度JPEG2000压缩攻击后,秘密信息仍然可以被正确提取。首先将原始载体图像分块并计算每个图像块的统计量,再根据统计量绝对值的最大值选择合适的阈值对统计量进行移位,最后利用移位后的统计量来嵌入秘密信息。实验结果表明,该算法在图像视觉质量、嵌入容量和鲁棒性3个方面都具有很好的性能。与其他鲁棒无损嵌入方法相比,在图像视觉质量和鲁棒性大致相当的情况下,该算法的嵌入容量有了很大提高,表明该算法较其他算法具有明显的优势。     

像素差自适应隐写方案*

提出了一种新的基于相邻像素差的自适应隐写算法。该算法结合图像位平面性质以及人眼对像素值起伏剧烈的区域敏感性较差的视觉特性,根据相邻像素高五位比特值之差的不同选择不同的嵌入策略,通过改变每对像素的最低三位比特值实现信息嵌入。通过理论分析和实验证明,该算法具有较高的嵌入容量,具有良好的隐写安全性,同时算法复杂度低,实现简单。     

基于图像特征点的数字水印算法

几何攻击作用在加载有水印的图像上,水印同步信息被破坏,导致水印检测失败。为了恢复已失去的同步信息,提出一种基于筛选尺度不变特征估计几何攻击参数的数字水印算法。首先提取图像的尺度不变特征,利用像素差的平方和筛选尺度不变特征,去除易受几何攻击影响的尺度不变特征,保证最小二乘法迭代运算快速收敛,迭代一次就能得到基本准确的几何变换参量;水印信息进行游程编码,在其码值对应的载体图像的DCT块内嵌入。实验结果表明,该算法能获得很好的图像质量,且能十分有效地抵抗各种几何攻击。     

一种基于位置图的可逆水印方案

提出一种基于位置图的可逆水印算法,选取载体图像的低位平面值作为水印嵌入位置,将载体图像分块,根据分块中低位平面像素值的大小关系将其分成三种不同类型的组,并用变长编码方式对组别进行算术编码,经逐组顺次判断便形成位置图编码,根据位置图信息,将位置图编码、水印信息、位置图所占用像素的LSB全部嵌入载体图像的低位,形成加密图像;提取时,先获取位置图,然后根据位置图无损提取水印,无损还原载体图像。算法具有可逆性和可多重嵌入性,安全性高、隐蔽性好、适用性强。     

自适应编码的高容量密文可逆信息隐藏算法

随着数字信息技术的普及,密文可逆信息隐藏（reversible data hiding in encrypted images,RDHEI）逐渐成为云存储中隐私保护的研究热点.RDHEI作为一种能在密文中嵌入额外信息,并正确提取嵌入信息和无损恢复原始图像的技术,受到研究者的广泛关注.为了能在加密图像中嵌入充足的额外信息,提出了一种自适应编码的高容量RDHEI算法.首先,计算原始图像不同预测误差的出现概率并自适应的生成哈夫曼编码;然后,利用流密码加密原始图像,根据像素预测误差对应的哈夫曼码字对加密后像素进行标记;最后,以位替换方式将信息嵌入到已标记像素的预留空间中.经实验验证：该算法在正确提取嵌入信息的同时,无损地恢复了原始图像.与同类算法相比,该算法充分利用了图像本身的纹理特性,有效地提高了图像嵌入率.在UCID,BOSSBase和BOWS-2这3个图像集上,该算法的平均嵌入率达到3.162 bpp,3.917 bpp以及3.775 bpp,与当前性能最佳算法相比,提升了0.263 bpp,0.292 bpp以及0.280 bpp.     

增强图像平滑度的可逆信息隐藏方案

随着互联网技术的发展和社交网络的普及,可逆信息隐藏技术因其具有无损恢复载体信息的特性而被广泛应用于医疗、军事等领域的隐蔽信息传输。传统的可逆信息隐藏方案大多聚焦于嵌入容量提升和载密图像失真率降低,并未过多关注人们对图像视觉细节的要求,难以抵抗隐藏信息检测方法。针对上述挑战,从增强图像视觉平滑度方面入手,提出了一种增强图像平滑度的可逆信息隐藏方案,在嵌入隐蔽信息的同时提升载密图像最终的视觉质量。具体来说,所提方案将目标图像分为参考区域与非参考区域,利用非参考区域的图像像素预测值与原始像素值的差值作为信息嵌入的判断依据,通过差值平移来嵌入信息;进而构造图像平滑机制,采用高斯滤波作为秘密信息嵌入时像素值修改的模板,对预测值进行滤波计算,将滤波差值无损地加入载体图像中,以达到图像平滑的效果;同时将参考区域的像素值作为边信息,用于实现信息提取方对原始载体图像和秘密信息的无损恢复和提取;并以高斯函数中的滤波系数作为预置秘密信息对嵌入信息进行加密处理以保证嵌入信息的机密性。大量经典图像数据集的测试与分析结果表明,所提方案处理过的载密图像视觉平滑度得到了显著增强,具有较低的失真率、较高的嵌入率和较高的嵌入提取效率。在典型环境下,其生成的载密图像与高斯滤波后的图像相似度可达0.996 3,且可获得37.346的峰值信噪比和0.328 9的嵌入容量。     

密文域高嵌入率图像全位面可逆数据隐藏

目的 针对现有的加密域可逆信息隐藏算法未能充分利用图像的全部位平面的问题,提出了一种密文域高嵌入率图像全位面可逆数据隐藏。方法 对载体图像进行加密,然后将隐蔽信息嵌入到加密图像中,进行隐蔽传输,发送给接收者。本文将灰度图像的8个位平面都用来进行数据嵌入,并把每个位平面划分成不重叠的块,分为非连续块（块内像素值0,1都存在）和连续块（块内为全0或全1像素值）,按块进行重排列且将排列前的块标签嵌入到重排列图像中,使用流密码对图像进行加密。在数据嵌入阶段,提出了带修正信息的像素预测方法用于非连续块的嵌入。连续块中,保持块内右下角像素值不变,用于连续块的恢复,其他位置嵌入数据;非连续块中,对预测正确的像素嵌入数据,预测错误的像素保持不变。结果 实验过程实现了多种密文域可逆数据隐藏算法,本文进行大量对比实验,并在BOSSbase和BOWS-2数据集上进行验证,与其他方法比较,本文方法在BOSSbase和BOWS-2数据集上的嵌入率分别提升了42.1%和43.3%。结论 提出的加密图像可逆数据隐藏方案,通过对不同性质的块采用不同方法进行数据嵌入,利用图像全位面信息,使得方案能够获得更高的嵌入率,表明了本文方法的有效性。     

Prediction-based reversible data hiding

For some applications such as satellite and medical images, reversible data hiding is the best solution to provide copyright protection or authentication. Being reversible, the decoder can extract the hidden data and recover the original image without distortion. In this paper, a reversible data hiding scheme based on prediction error expansion is proposed. The predictive value is computed by using various predictors. The secret data is embedded in the cover image by exploiting the expansion of the difference between a pixel and its predictive value. Experimental results show that our method is capable of providing a great embedding capacity without making noticeable distortion. In addition, the proposed scheme is also applicable to various predictors.     

A novel adaptive steganography based on local complexity and human vision sensitivity

This paper presents a novel adaptive steganographic scheme that is capable of both preventing visual degradation and providing a large embedding capacity. The embedding capacity of each pixel is dynamically determined by the local complexity of the cover image, allowing us to maintain good visual quality as well as embedding a large amount of secret messages. We classify pixels into three levels based on the variance of the local complexity of the cover image. When determining which level of local complexity a pixel should belong to, we take human vision sensitivity into consideration. This ensures that the visual artifacts appeared in the stego image are imperceptible, and the difference between the original and stego image is indistinguishable by the human visual system. The pixel classification assures that the embedding capacity offered by a cover image is bounded by the embedding capacity imposed on three levels that are distinguished by two boundary thresholds values. This allows us to derive a combination ratio of the maximal embedding capacity encountered with at each level. Consequently, our scheme is capable of determining two threshold values according to the desired demand of the embedding capacity requested by the user. Experimental results demonstrated that our adaptive steganographic algorithm produces insignificant visual distortion due to the hidden message. It provides high embedding capacity superior to that offered by a number of existing schemes. Our algorithm can resist the RS steganalysis attack, and it is statistically invisible for the attack of histogram comparison. The proposed scheme is simple, efficient and feasible for adaptive steganographic applications.     

Extended squared magic matrix for embedding secret information with large payload

Data hiding is a technology designed for safely transmitting secret data through open communication channels, in which the secret data are embedded into a cover carrier imperceptibly. Among the existing data hiding schemes, the exploiting-modification-direction (EMD) based schemes draw considerable attentions due to large embedding capacity. The proposed scheme improves the EMD-2 scheme by constructing an extended squared magic matrix, resulting in a larger embedding capacity high up to 3.15 bits per pixel (bpp). Experimental results show that the proposed scheme outperforms state-of-the-art reference matrix based schemes in terms of embedding capacity, meanwhile, maintains good image quality.

     

Reversibility of image with balanced fidelity and capacity upon pixels differencing expansion

Reversible data hiding has attracted considerable attention in recent years. Being reversible, the decoder can extract hidden data and recover the original image completely, and the difference expansion (DE) scheme can lead to a lossless pixel after secret data exacting. Furthermore, despite achieving pixel reversibility based on the concept of expanded differencing, the difference expansion scheme can cause enormous image distortion because of the size of the difference. The proposed scheme in this paper describes a novel prediction for achieving predictive error based reversible data hiding by considering the relation between a pixel and its neighboring pixel and using the predictor to identify the projected difference in pixel value. Experimental results show that the proposed scheme is capable of providing great embedding capacity without causing noticeable distortion by selecting the minimal predictor based on pixel expansion. In multilevel cases, this proposed method performs better than other existing methods. Moreover, the proposed scheme is able to pass the Chi-square test, a test used to find whether an image utilizes LSB for data hiding.     

基于像素值排序与块再分的可逆数据隐藏算法

基于像素值排序的可逆数据隐藏算法通过修改图像块中的最大像素和最小像素嵌入数据,但并未充分利用图像块内的每一个像素,从而影响嵌入性能。结合块再分原理,提出基于像素值排序的可逆数据隐藏算法。将原始图像划分为3×3的图像块,计算每一个图像块的局部复杂度。设计12种分块模式将局部复杂度小于阈值的图像块细分为子块A和B。根据子块A和B的不同局部特征分别采用2种不同的扫描顺序读取像素。子块A的像素序列使用次小值预测最小值和次大值预测最大值的方法,获得2个预测误差值,子块B的像素序列利用中值像素连续预测其余4个像素的方法,得到4个预测误差值。在此基础上,利用图像块中预测误差值为0和1的像素嵌入隐藏数据。实验结果表明,该算法在一个图像块中最高可嵌入6 bit的数据,在较低计算复杂度的情况下能够有效提高像素的嵌入性能。     

结合调整差值变换的(K,N)有意义图像分存方案

目的 针对传统有意义分存方法存在的像素扩张和分发掩体图像视觉质量不高等问题,提出一种结合调整差值变换的(K,N)有意义图像分存方案,该方案可用于与掩体等大且同为自然图像的密图分存.方法 在分存阶段,首先用调整差值变换将密图转换为差值图和位置图;其次将差值图和位置图进行(K,N)分存,分别嵌入到掩体图像中,并使用密钥确定位置图分存信息的嵌入位置和根据位置图中不同的差值类型选择不同的差值嵌入方法;再次对密钥进行(K,N)分存,将子密钥和分发掩体对应的MD5值公布到第3方公信方作为认证码;最后将子密钥和分发掩体分发给参与者进行保管.在恢复阶段,首先核对参与者的子密钥和分发掩体对应的MD5值,若认证通过的人数小于K,则恢复失败;否则,使用认证通过的子密钥还原出密钥,然后根据密钥提取并恢复出位置图;其次根据位置图中的差值类型来提取和恢复出差值图;最后使用逆调整差值变换还原出最终密图.结果 同现有方法相比,所提策略不存在像素扩张且分发掩体图像视觉质量较高,具有较强的恶意参与者检测能力.结论 本文方法的掩体图像与密图等大且同为自然图像,同经典有意义图像分存方案相比,克服了像素扩张问题,嵌入信息后的掩体图像具有较高的视觉质量,使用第3方公信方存储的MD5值作为认证码,具有较强的恶意参与者识别能力.