基于自适应哈夫曼编码的密文可逆信息隐藏算法

随着云存储和隐私保护的发展,密文域可逆信息隐藏作为一种可以在密文中嵌入秘密信息,保证嵌入后的信息可以无错误提取,并能无损恢复原始明文图像的技术,越来越受到人们的关注.本文提出了一种基于自适应哈夫曼编码的密文域可逆信息隐藏算法,对不同的图像采用不同的哈夫曼码字编码腾出空间来嵌入秘密信息.首先利用自然图像相邻像素间的相关性对原始明文图像进行像素值预测,从最高有效位到最低有效位,对原始像素值和预测像素值的相同比特位进行自适应的哈夫曼编码标记.然后,利用流密码对原始明文图像进行加密.最后在腾出的空间,通过位替换来自适应的嵌入秘密信息.由于哈夫曼编码和解码的可逆性,合法接收者可以对原始明文图像和秘密信息实现分离的无损恢复和提取.实验结果表明,与现有的几种方法相比,本文提出的方法具有更好的安全性和更高的嵌入率,在BOSSBase、BOWS-2和UCID三个数据集上的平均嵌入率比MPHC算法分别提高了0.09bpp、0.062 bpp和0.06bpp,在最佳情况下比MPHC算法能分别高出0.958 bpp、0.797 bpp和0.320 bpp,最差情况下的嵌入率比MPHC算法也分别高出了 0.01 bpp、0.039 bpp和0.061 bpp.     

基于预测误差双重编码的大容量密文域可逆信息隐藏算法

针对目前密文域可逆信息隐藏算法嵌入容量较小的问题,提出了基于预测误差双重编码的大容量密文域可逆可分离信息隐藏算法。首先为了预留秘密信息的嵌入空间,图像拥有者利用基于预测误差的哈夫曼编码及扩展游程编码对图像进行预处理,然后加密图像;数据嵌入者在加密后的图像中嵌入秘密信息;接收者根据信息隐藏密钥可以准确无误地提取秘密信息,根据解密密钥可以无损恢复图像,两者无顺序要求。实验结果表明,预测误差双重编码的应用有效地提高了嵌入容量。     

定长编码和哈夫曼编码的密文域可逆信息隐藏

目的密文域可逆信息隐藏是一种可以在加密图像中嵌入秘密信息、保证秘密信息可以无错提取以及明文图像可以无损恢复的技术,越来越受到研究者们的关注,并广泛应用于云服务器端的用户隐私保护。针对密文域可逆信息隐藏算法中嵌入率不高的问题,提出一种联合定长编码和哈夫曼编码的密文域可逆信息隐藏算法。方法使用定长编码与哈夫曼编码相结合的分组编码方式对原始明文图像高位平面进行压缩,通过重排列将空出空间排放在低位平面中,并使用流密码加密重排后的图像。然后将秘密信息嵌入密文图像低位平面的空出空间中。合法接收方可分离地实现秘密信息的无错提取以及原始明文图像的无损恢复。结果实验结果表明,所提算法的嵌入率在UCID(an uncompressed color image database)、BOSSBase(Break Our Steganographic System)和BOWS-2(Break Our Watermarking System 2nd)这3个数据集上达到2.123 4 bit/像素、2.410 7 bit/像素和2.380 3 bit/像素,分别比同类算法高出0.246 6 bit/像素、0.088...     

同态公钥加密系统的图像可逆信息隐藏算法

同态加密技术在加密信息、对信息进行隐私保护的同时,还允许密文数据进行相应的算术运算(如云端可直接对同态加密后的企业经营数据进行统计分析),已成为云计算领域的一个研究热点.然而,由于云存在多种安全威胁,加密后信息的安全保护和完整性认证问题仍然突出.另外,信息在加密后丢失了很多特性,密文检索成为了云计算需要攻克的关键技术.为了实现对加密图像的有效管理及其安全保护,本文提出了一种基于同态加密系统的图像可逆信息隐藏算法.该算法首先在加密前根据密钥选择目标像素,并利用差分扩展DE(Difference Expansion)的方法将目标像素的各比特数据嵌入到其它像素中.然后,利用Paillier同态加密系统对图像进行加密得到密文图像.在加密域中,利用待嵌入信息组成伪像素,加密后替换目标像素,完成额外信息的嵌入.当拥有相应的密钥时,接收方可以分别在密文图像或明文图像中提取出已嵌入的信息.当图像解密后,通过提取出自嵌入目标像素的各比特数据来恢复原始图像.实验仿真结果表明,该算法能够在数据量保持不变的前提下完成同态加密域中额外信息的嵌入,信息嵌入快速高效,并可分别从加密域和明文域中提取出嵌入的信息.     

利用可变预测的密文域可逆信息隐藏

目的 随着云计算和云存储场景中用户隐私保护的需求日益增加,密文域图像可逆信息隐藏（reversible data hiding in encrytpted images,RDHEI）受到了广泛关注。然而大多数RDHEI算法以提升嵌入率和保障图像加密安全性为目的,复杂化图像的预处理操作。为此,提出一种基于可变预测和多MSB(most significant bit)替换的密文域图像可逆信息隐藏算法。方法 提出可变预测位平面翻转策略,用相邻像素值迭代预测当前像素值的多位最高有效位。若预测值比翻转值更接近目标像素值,则当前预测位平面可以用于信息隐藏,将其比特值修改为0。同时,用位置图自适应地标记可嵌入像素点。所生成的位置图具有稀疏特征,可以使用算术编码无损压缩。最后,对预留空间后的图像进行加密,通过多MSB替换的策略嵌入隐秘信息和压缩位置图。结果 经实验测试,本文算法在BOWS-2(break our watermarking system 2nd)数据集上平均嵌入率为2.953 bit/像素,并记录了1 000幅图像在预处理前后的每个位平面信息熵,其中最高位平面的信息熵比原始MSB下降了0...     

基于Peano曲线扫描的大容量密文域可逆信息隐藏方案

针对现有密文域可逆信息隐藏算法中存在嵌入率低、安全性不足等问题进行了研究,提出了一种利用图像像素间相关性的大容量密文域可逆信息隐藏方案.首先利用图像位平面间相关性减小冗余,再使用Peano曲线对位平面进行扫描,利用游程霍夫曼编码对每个位平面进行压缩,而后利用图像高位信息对低位空间进行填充,最后用填充消息作为隐藏密钥对秘密信息异或加密实现嵌入.实验结果表明,该方法可完全可逆地恢复原始图像,平均最大嵌入容量达2.53 bpp.     

基于插值预测误差的密文域可逆信息隐藏

针对传统的图像预测误差算法预测精度弱、嵌入容量较低以及在密文域应用局限等问题。结合Paillier同态加密算法,提出了一种基于插值预测误差的密文域可逆信息隐藏算法。该方案首先对原始载体图像进行采样,然后引入权重,利用采样像素点对非采样像素点进行预测,而后采样像素点利用序列密码进行加密,非采样像素点利用Paillier同态算法加密,最后在加密后的图像上进行秘密信息的嵌入。实验仿真结果表明,该方案在保证预测精度的前提下,可以达到的最高嵌入容量为1.2 bpp,同时具有一定的安全性保证。     

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。     

基于Paillier的可分离密文域可逆信息隐藏

为了提高信息嵌入率和实现直接解密后无损恢复原始图像,提出了基于Paillier的可分离密文域可逆信息隐藏算法.首先图像拥有者利用Paillier算法对图像进行加密后上传云服务器;而后信息隐藏者在云服务器中生成三个零矩阵,通过构造尺寸大小为2×2的填充分块进行信息嵌入;接收方根据不同的密钥,实现信息提取与图像解密的可分离.实验结果表明,相比于传统的可逆嵌入算法,该算法直接解密后不会存在失真的现象,并且最大嵌入率可达到2 bpp.     

抵抗唯密文攻击的可分离加密域可逆信息隐藏

为提高密文图像安全性和算法的可逆性,提出一种抵抗唯密文攻击的可分离加密域可逆信息隐藏算法.图像拥有者将图像不重叠地分块后,采用不同密钥分别异或加密块内像素的高3位和低5位,再进行块置乱得到密文图像.信息隐藏者利用像素波动性和无损压缩技术获得较大的嵌入容量,以位翻转方式隐藏附加信息,并通过记录像素波动性实现算法的完全可逆.图像接收者既可无差错提取信息,又可无损恢复原始图像.选取Uncompressedcolor image database图像集中的图像进行实验,结果表明,在数量为20, 50, 70, 100的密文图像集上实施唯密文攻击所得流密码正确率均为50%左右,有效地提高了算法抵抗唯密文攻击的能力;与3种同类算法相比,该算法的隐藏容量分别提升了145.69%, 148.21%, 240.85%,且得到的解密图像质量均提高约5 dB.     

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...     

基于位平面分割的密文域可逆信息隐藏算法

针对传统密文域可逆信息隐藏算法嵌入率低的问题,为提高嵌入容量,提出一种基于位平面分割的可逆信息隐藏算法。首先对高位平面进行定长游程编码压缩,压缩结果进行流加密并作为其头部信息,利用压缩冗余嵌入数据;然后对中位平面进行Logistic混沌加密;最后将低位平面进行位翻转,利用AGM（Adaptive Group Modification）方法嵌入数据。实验表明,该方法实现简单,嵌入率不超过0.5bpp时,解密后携秘图像的PSNR≈47.8dB,实现了解密与提取的可分离,提取后再解密图像可100%恢复。     

基于ZUC可分离加密图像可逆水印算法

本文基于祖冲之(ZUC)算法,设计实现了一种可分离加密图像可逆水印算法,算法中内容所有者先进行图像标记并生成位置图,然后使用ZUC加密算法加密载体图像;水印嵌入者得到加密图像后根据位置图将水印信息嵌在选中像素的第7位或第8位;接收者根据加密密钥和嵌入密钥可以得到直接解密图像、水印信息和恢复图像.算法使用ZUC算法对图像进行加解密,很好地保证算法的安全性;在嵌入水印信息之前对图像进行标记,将水印信息嵌在选中的位置上;接收者在利用相邻像素相关性基础上通过一种自适应差值算法实现水印提取和图像恢复,保证恢复的载体图像和直接解密图像的质量.实验表明所提出的算法具有较高的安全性并且达到可分离的效果,同时恢复的载体图像和直接解密图像都具有较高质量.     

Adaptive reversible watermarking with improved embedding capacity

Embedding capacity is one of the most important issues of the reversible watermarking. However, the theoretical maximum embedding capacity of most reversible watermarking algorithms is only 1.0 bits per pixel (bpp). To achieve a higher capacity, we have to modify the least significant bit (LSB) multiple times which definitely lowers the quality of the embedded image. To this end, this paper proposes a novel reversible watermarking algorithm by employing histogram shifting and adaptive embedding. Specifically, the amount of the embedded watermark is adaptively determined in terms of the context of each pixel. For pixels with small prediction error, we modify the second, third and even the fourth LSBs as well to embed more than one watermark bit. Consequently, the proposed method achieves the embedding capacity larger than 1.0 bpp in single-pass embedding as well as bringing relatively low embedding distortion. The superiority of the proposed method is experimental verified by comparing with other existing schemes.     

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。     

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。