基于条件可逆网络的生成式图像隐写算法

近年来,随着生成模型的广泛使用,生成式隐写领域得到了快速发展。生成式隐写是在图像合成过程中隐藏信息的技术。它无需真实图像参与,只需秘密消息驱动生成模型即可合成载密图像。然而,现有方法无法控制生成的图像内容,因此不能保证隐蔽通信行为的安全性。针对上述问题,本文提出了基于条件可逆网络(Conditional Invertible Neural Network,cINN)的生成式图像隐写术steg-Cinn。在本文中,我们将信息隐藏建模为图像着色问题,并将秘密信息嵌入到灰度图像的颜色信息中。首先,我们使用映射模块将二进制秘密信息转换为服从标准正态分布的隐变量。而后,我们以灰度图像作为先验来指导着色过程,使用条件可逆网络来将隐变量映射为颜色信息。其中steg-Cinn生成的彩色图像匹配灰度图像的语义内容,从而保证了隐蔽通信的行为安全。对比实验结果表明,本文方法能够控制生成的图像内容并且使得合成颜色真实自然,在视觉隐蔽性方面表现良好。在统计安全性方面,本文方法的隐写分析检测正确率为56.28%,说明它能够抵御隐写分析检测。此外,本文方法在比特消息提取方面可以实现100%正确提取,这种情况下的隐藏容量是2.00 bpp。因此,与现有方法相比,本文方法在图像质量、统计安全性、比特提取正确率和隐藏容量方面取得了良好的综合性能表现。迄今为止,本文方法是在图像隐写术中首次使用cINN的工作。考虑到任何信息都可以转换为二进制形式,我们可以在图像中隐藏任意类型的数据,因此本文方法在现实世界里也具备实用价值。     

基于灰度熵空间压缩的可逆信息隐藏方法

针对图像在嵌入信息后不影响原图像质量,并要求嵌入信息后图像可还原的问题,以及提高嵌入信息容量的问题,论文提出了基于灰度熵空间压缩的可逆信息隐藏方法。利用图像的实际灰度熵空间要小于全部的灰度熵空间,从而在图像中对所有像素重新编码,并用新的编码和附加的嵌入信息替换原来像素的较低位。实验结果表明,在保证较理想的信噪比的情况下,能较大幅度提高嵌入信息的容量,平均嵌入信息容量可提高50%左右。     

一种改进的彩色图像可逆隐藏算法

在图像可逆数据隐藏领域,基于灰度图像的Tian差值扩展是比较经典的算法,后续的大多数算法都是在它的基础上进行改进。本文提出一种二次双向嵌入的彩色图像可逆数据隐藏算法,采用实用性较强的彩色图像进行实验,与现有的多数算法相比,对载体图像的质量损失不变的情况下,嵌入数据的量有较大提高。     

采用整数小波变换和多目标遗传算法的可逆灰度水印

现有的可逆水印算法大部分以二值图像作为水印图像,灰度水印在嵌入之前需要转换为二值图像.为此提出一种基于人眼视觉系统、整数小波变换以及多目标遗传算法的可逆灰度水印算法.为了避免水印在嵌入过程中产生溢出的情况,需要对原始图像进行直方图修改.首先对整数小波变换之后的图像进行分块,在每一个局部块中通过像素点灰度值的大小找到满足条件的2个像素点;然后依据它们的灰度值之差与6进行模运算找到第3个像素点,通过修改找到的3个像素的灰度值嵌入水印.该算法直接以灰度图像作为水印图像,在水印嵌入之前无需对其做任何处理操作;利用人类视觉系统提高水印嵌入之后的不可见性,通过对每个子块的熵值进行归一化动态地调整水印信息的嵌入强度;然后使用遗传算法对结果进行优化,兼顾了水印嵌入之后图像的质量和不可见性.实验结果证明,文中算法易于实现、完全可逆,而且透明性好、保密性高,具有可行性.     

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。     

JPEG图像多域可逆信息隐藏及载荷分配算法

信息隐藏技术通过修改数字媒体信号嵌入附加信息而不影响媒体本身的使用价值;可逆信息隐藏不仅可以隐藏并提取附加信息,还可以无失真地恢复载体,是当前研究热点.针对应用最广泛的图像格式JPEG(joint photographic experts group),其可逆信息隐藏方法可分2类：1)离散余弦变换(discrete cosine transform, DCT)系数域修改,会导致文件扩展和视觉质量失真;2)熵编码域修改,生成的载密图像与原始图像相比无信号失真,但载荷有限且载荷越高往往文件扩展越严重.针对这2类方法存在的问题,设计了一种JPEG图像多域可逆信息隐藏算法,同时考虑DCT系数域修改和熵编码域修改来嵌入附加信息.由于2个域的修改对视觉质量失真和文件扩展的影响不同,因此研究重点在于载荷的合理分配.首先分析了在熵编码域嵌入信息时引起文件扩展的原因;然后据此设计基于VLC频率直方图的载荷分配算法以最小化文件扩展和视觉质量失真.实验结果表明：所提算法在文件扩展和视觉质量方面明显优于现有的方法.     

一种基于直方图的可逆数字水印算法

文中提出一种可逆数字图像水印算法的改进方案,防止了原有算法中可能出现的像素值溢出情况。改进后的算法利用图像的灰度直方图,在图像进行分块的基础上进行像素灰度值的修改,实现在图像的空间域中嵌入较为充沛的水印信息。其中标志点的设定,可以有效防止灰度值在修改过程中出现上溢和下溢的情况,而密钥的使用不仅加强了水印信息的安全性,同时简化原有算法,减少了繁琐的记录信息。实验结果表明,算法在嵌入大量水印信息的情况下仍能取得满意的PSNR值。     

面向可逆图像处理网络的可证安全自然隐写

目的 自然隐写是一种基于载体源转换的图像隐写方法,基本思想是使隐写后的图像具有另一种载体的特征,从而增强隐写安全性。但现有的自然隐写方法局限于对图像ISO(International Standardization Organization)感光度进行载体源转换,不仅复杂度高,而且无法达到可证安全性。为了提高安全性,本文结合基于标准化流的可逆图像处理模型,在隐空间完成载体源转换,同时通过消息映射的设计做到了可证安全的自然隐写。方法 利用目前发展迅速的基于可逆网络的图像处理方法将图像可逆地映射到隐空间,通过替换使用的隐变量完成载体源的转换,从而避免对原始图像复杂的建模。同时,改进了基于拒绝采样的消息映射方法,简单地从均匀分布中采样以获得需要的条件分布,高效地将消息嵌入到隐变量中,并且保证了嵌入消息后的分布与原本使用的分布一致,从而实现了可证安全的自然隐写。结果 针对图像质量、隐写容量、消息提取准确率、隐写安全性和运行时间进行了实验验证,结果表明在使用可逆缩放网络和可逆去噪网络时能够在每个像素值上平均嵌入5.625 bit消息,且具有接近99%的提取准确率,同时隐写分析网络SRNet(st...     

一种改进的LSB数字图像隐藏算法*

目前针对常用的LSB信息隐藏,SPA分析(sample pair analysis)和RS方法(regularand singular groups method)能以很高的精度估计出图像中隐藏信息的比率。基于几何变换的性质,提出了一种可用于图像置乱技术的亚仿射变换,并利用矩阵编码思想改进LSB的嵌入方式,从而使嵌入数据获得了较好的抗隐写分析性能。实验结果表明,该算法能有效抵抗RS和SPA隐写分析,并保持图像的直方图统计特征,且适用于灰度图像和彩色图像,易于实现。     

一种基于直方图的可逆数字水印算法

3C中提出一种可逆数字图像水印算法的改进方案，防止了原有算法中可能出现的像素值溢出情况。改进后的算法利用图像的灰度直方图，在图像进行分块的基础上进行像素灰度值的修改，实现在图像的空间域中嵌入较为充沛的水印信息。其中标志点的设定，可以有效防止灰度值在修改过程中出现上溢和下溢的情况，而密钥的使用不仅加强了水印信息的安全性，同时简化原有算法，减少了繁琐的记录信息。实验结果表明，算法在嵌入大量水印信息的情况下仍能取得满意的PSNR值。     

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.     

基于视觉感知机理的大容量彩色图像盲隐写算法

针对现有彩色图像隐写算法大多将灰度图像的算法直接用于彩色通道,未能运用彩色视觉感知机理的问题,提出一种YUV空间上的、基于视觉感知机理的大容量彩色图像盲隐写算法。主要方法是在Y分量上通过标准差来分析载体图像的局部复杂性,利用视觉感知机理将信息分成两部分隐写于Y和V分量中,灵活性较差的U分量则作为隐写信息的通道指示器,无需大的改变。大量实验结果表明,所提算法与其他方法相比在嵌入大容量信息后依然能够保持很好的不可感知性,而且可以抵抗直方图对比和RS隐写分析方法,因而所提算法是合理、简洁、有效的。     

引入超分辨率下采样误差的图像边信息估计隐写

目的由于空域图像下采样过程中提供的量化误差边信息能够有效提升隐写安全性,为了得到下采样之前的高分辨率图像,提出一种基于超分辨率网络的空域图像边信息估计隐写方法。方法受原始下采样边信息隐写方法的启发,使用超分辨率网络生成被称为预载体的高分辨率图像。同时利用现有的空域图像对称失真算法得到每个像素点的修改失真,然后以浮点型精度对预载体下采样,得到和载体同分辨率的图像形式,利用对应像素点间的差值指导像素点的修改方向,实现基于初始失真的非对称失真调整。首先以峰值信噪比和极性估计准确率为指标对比了多种超分辨率网络以及基于传统插值方法的上采样性能,并通过调整初始失真分别进行隐写和隐写分析实验,选择使安全性提升最大的残差通道注意力机制网络及其对应调整系数作为本文的下采样边信息估计隐写方法。结果使用隐写领域中常用的3个数据库、两种传统初始失真函数以及两类隐写分析方法进行实验。在跨数据集的隐写安全性上,相比传统隐写方法,在对抗基于手工特征和基于深度学习的隐写分析时,本文方法的安全性均有显著提升,如在测试集载体图像上,嵌入率为0.5 bit/像素时,安全性分别提升6.67%和6.9%;在训练集载体图像上,本...     

基于模函数与像素值差值的高质量双图像可逆信息隐藏

为解决在一些一对二的交流场景中使用信息隐藏技术来传递信息时对载密图像的视觉质量和载体图像的精确度的高要求问题. 在本文中提出了一种基于模函数和像素值差值(pixel value difference , PVD)的双图像可逆信息隐藏方案, 通过模函数和对数函数确定了PVD范围表, 从而确定在单位面积上的信息嵌入位数以及模函数的系数. 所提出的方案可以在信息嵌入位数不断增加的情况下仍然保持像素值的修改量与信息嵌入位数之比不大于0.5, 所以与目前一些基于PVD的方案相比在像素对差值越大的图像中越占有优势. 实验结果表明与现有的一些在载密图像质量方面优质的方案相比, 具有更高的PSNR和SSIM, 此外本方案在抗RS隐写分析和PDH隐写分析的静态攻击方面上具有良好的性能, 并且避免了大多数在基于像素值差值的信息隐藏方案中对溢出问题的解决方案复杂繁琐的情况.     

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。     

基于可逆网络的轻量化图像隐写方案

目前,基于深度学习的隐写模型的隐写容量有所提高,但由于网络结构复杂,需要大量的时间来训练。针对此问题进行研究,提出轻量化的可逆神经网络结构,并以此设计了高效图像隐写方案,采用基于密集连接的可逆神经网络实现图像的隐藏与恢复,在减少可逆块的数量的同时,增加每个可逆块中可逆函数f（·）、r（·）和y（·）的卷积块数量来保证图像质量。能够显著降低计算和存储开销,使得模型在计算资源有限的设备上更加高效运行,使模型开发和迭代的过程更加高效,有效地节省了宝贵的计算资源。载体图像与秘密图像通过正向隐藏可逆变换生成含密图像,含密图像与随机变量通过反向恢复可逆变换得到恢复图像。实验结果表明,与HiNet算法相比,轻量级网络结构能够取得良好的图像质量和安全性,同时将训练时间缩短了46%,隐写时间缩短了28%。     

无损载体和鲁棒代价结合的JPEG图像鲁棒隐写

目的传统隐写技术在实际社交网络信道上难以保护秘密信息的完整性。在社交网络中,图像往往经过有损压缩信道进行传输,从而导致隐蔽通信失效。为了保证经过压缩信道传输的载密图像鲁棒性,设计安全鲁棒的隐蔽通信技术具有实际应用价值。基于最小化图像信息损失,本文提出无损载体和鲁棒代价结合的JPEG图像鲁棒隐写。方法首先,指出构造无损载体能有效维持隐写安全性和鲁棒性的平衡,对经过压缩信道前后的JPEG图像空域像素块进行差分,构造无损载体以确定鲁棒嵌入域;其次,通过对离散余弦变换(discrete cosine transform, DCT)系数进行"±1"操作,并计算空域信息在压缩传输前后的损失,设计衡量DCT系数抗压缩性能的鲁棒代价;同时,验证在低质量因子压缩信道下鲁棒代价更能区分DCT系数的鲁棒能力,最后,利用校验子格编码(syndrome-trellis code, STC),结合无损载体和鲁棒代价对秘密信息进行嵌入。结果实验在BossBase1.01图像库上进行对比实验,相比于传统JPEG隐写技术,构造无损载体作为嵌入域能有效地将信息平均提取错误率降低24.97%,图像的正确提取成功率提高了21...     

An efficient data hiding method based on adaptive directional pixel value differencing (ADPVD)

Steganography is an important secret information communication technology in which one may send messages without others having knowledge of their existence. This paper proposes a new adaptive steganography method for color images using adaptive directional pixel-value differencing (ADPVD). The proposed method increases the capacity of the hidden secret data and improves the security of the stego-color image as well. The hiding capacity of the original PVD method is investigated by considering three directional edges: horizontal, vertical and diagonal directions using color cover image. The cover image is partitioned into 2-pixel blocks in a non-overlapping fashion and scanned in raster-scan order in all three directions. The proposed method adaptively selects the appropriate embedding directions for each color channel according to the largest embedding capacity. The security is improved since different pixel directions are employed adaptively to embed different number of message bits in each color channel. The experimental results show that the proposed method provides both larger embedding capacity and better visual quality of the stego color image compared with other PVD-based algorithms.