抗隐写密钥分析的LSB隐写算法

LSB算法是一种典型的空间域信息隐藏算法,由于嵌入信息量大、算法简单而成为最常见的信息隐藏算法,也同时成为了隐写分析者很感兴趣的对象。针对隐写位置密钥的攻击,本文提出了一种改进的LSB隐写算法,先在图像各像素的LSB位嵌入噪声信息,再在密钥的控制下有选择性地在部分像素点嵌入隐藏信息。在已知载体图像或已知多幅用同一载体进行信息隐藏的载密图像的情况下,可以有效抵御针对隐写位置密钥的攻击,提高了LSB算法的安全性。同时该思想也可应用于基于DCT域等频域的隐藏算法中。     

基于间隔控制的信息隐藏算法

提出一种在图像离散余弦变换（DCT）域内的信息隐藏算法。为了在基本保证隐秘图像视觉质量的前提下有效提高载体图像的信息隐藏量,该方法使用随机序列进行间隔控制,选择信息嵌入位,把随机序列的种子看成密钥,通过比较变换后的2个DCT系数完成信息的隐藏。试验结果表明,该算法可以兼顾秘密信息隐藏的不可见性和鲁棒性,密钥空间大,能够实现自适应隐藏和提取信息的盲检测。     

基于码分多址复用的双重加密可逆信息隐藏

针对多数密文域可逆信息隐藏算法嵌入容量小、加密算法单一的问题,提出一种双重加密的方法,并利用码分多址复用（CDMA）的思想嵌入秘密信息。加密时将图像分块,先对像素块进行多粒度置乱加密,再对块中每个像素的中间2位用流密码加密。信息嵌入采用码分多址的思想,选取k个长为4的相互正交的矩阵嵌入k层秘密信息,利用矩阵的正交性实现秘密信息多层嵌入,在提高嵌入容量的同时保证了对像素点的较小改变。对不满足嵌入条件的像素块嵌入伪比特,可避免使用位置图。拥有信息提取密钥的合法接收者可以提取秘密信息;拥有图像解密密钥可以近似恢复原始图像;拥有两种密钥既可提取秘密信息又可无损恢复原始图像。实验结果表明,512×512灰度图像Lena在峰值信噪比（PSNR）大于36 dB时最大嵌入容量133 313 bit。所提算法增强了加密图像安全性,在保证可逆性的同时大大提高密文域可逆信息隐藏嵌入容量。     

基于密文医学图像的可逆信息隐藏算法

针对现有算法嵌入容量低以及应用于医学图像时效果不稳定的问题,提出一种基于斜线分组和梯度算子的密文医学图像的可逆信息隐藏算法。算法利用按位异或操作对医学图像加密,接着对密文图像分块,每块再斜线分为4组,根据待嵌入2比特信息翻转对应像素组的最低3位有效位（3LSBs）。接收端先解密图像,然后根据信息隐藏密钥和梯度算子恢复原始图像并提取信息。实验结果显示,算法能无损地恢复原始医学图像,准确地提取嵌入信息,在分块大小相同的情况下,有更好的嵌入容量,更高的PSNR值和更低的信息提取错误率。     

基于约瑟夫和Henon映射的比特位图像加密算法

针对传统的图像加密算法,加密策略与待加密图像无关且对像素的置换和混淆往往被拆分为两个耦合性较低的孤立环节所带来的安全问题,提出基于约瑟夫遍历和广义Henon映射的图像比特位加密算法,将待加密图像安全哈希算法1(SHA-1)摘要和用户选定的加密参数联合作为密钥,驱动广义Henon映射对改进的用于位点置换的约瑟夫遍历映射的起始位置、报数间隔和报数方向进行随机扰动,从而使不同的加密图像和加密参数实质对应于不同的位点置换过程,并添加了位点混淆过程以提高位点置换的安全性.实验表明,所提算法可有效地抵抗选择性明文攻击,具有较大的密钥空间和较好的加密性能.     

基于像素交换及时空混沌映射的信息隐藏方法

提出了一种在图像载体中进行信息隐藏的新方法。该方法通过硬c均值聚类分析,确定可嵌信息区域,在可嵌信息区域内的相邻像素间通过像素交换来编码信息。采用时空混沌置乱技术,控制秘密信息的嵌入过程,并对嵌入信息进行加密。该方案具有较好的视觉隐蔽性及统计隐蔽性,并且密钥空间大,实现了算法可公开的信息隐藏。     

大容量的信息隐藏算法

提出一种基于空间域的自适应多平面位的信息隐藏算法,该算法计算复杂度低、信息隐藏量大。实验表明在不影响图像视觉效果的前提下,其信息隐藏量比LSB算法大,并具有更高的安全性。该算法的主要思想是对每个像素点进行判断,根据HVS的特性,在最高非0有效位后的指定位(y)开始嵌入隐藏信息,嵌入到另一个指定位(z)为止。     

基于神经网络分类的图像水印算法

将人工神经网络（ANN）、广义猫映射及概率统计等知识相结合构造了一种图像空间域水印算法。采用神经网络作为载体图像的纹理分类器,突出原始图像的纹理区。使用广义猫映射对水印进行置乱预处理,提高了水印信息的安全性。水印嵌入时采用最小化像素改变的优化策略,提取时应用概率统计等知识较好地实现了水印信息不可见性和鲁棒性的统一。实验结果表明,该方法能有效地抵抗剪切攻击、噪声攻击、最低有效位（LSB）攻击、滤波攻击等。     

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。     

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...     

混沌映射与比特重组的图像加密

目的 当前很多图像加密都采用基于比特的加密算法。针对这种比较流行的加密算法所存在的安全缺陷问题,提出一种能够解决比特面0比特和1比特置乱时的位置限制的图像加密算法,实现比特的全局重组。方法 首先利用Tent混沌映射生成一个伪随机序列,然后利用生成的伪随机序列对比特明文图像进行整行以及整列的置乱,将置乱后的比特像素矩阵分块分别进行Henon映射的置乱,最后经过扩散操作得到最后的密文图像。结果 加密后明文图像的像素值的分布由不均匀变成了均匀分布,明文图像的各像素间的相关性被打破,使得原图没有了统计特性,像素变化率（NPCR）以及归一化平均变化强度（UACI）皆接近理想值,算法能够抵抗穷举攻击和差分攻击,并且在能保证加密安全的同时能有较低计算复杂度。结论 本文所提出的图像加密算法具有加密后像素相关性低、密钥空间大,以及对明文图像和密钥高度敏感等特点,本文算法在进行比特级的置乱时,又加入了与明文相关的特性,增强了加密算法的明文敏感性,同时也加强了加密算法的扩散性,可有效地保障密文图像的安全。     

基于超混沌系统的自适应图像加密算法

基于超混沌系统提出一种自适应图像加密算法。先对超混沌信号进行改造处理,并根据明文像素信息对序列进行变换,使得密钥序列对明文图像敏感;然后以前一个加密像素为基础,通过非线性运算产生中间密钥自适应加密后一个像素,直至所有像素加密完成;最后分别从统计特性、抗差分攻击、密钥敏感及密钥空间和执行效率对算法进行仿真分析,结果显示该算法具有安全性高、运行效率高等特点。     

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。     

基于特征匹配的单目相机姿态解算

本文采用了一种基于AKAZE特征检测和PnP算法的单目视觉测量方法对相机的相对姿态进行解算,用于快速准确地确定空间中两个目标间的位姿关系.采集合作目标的模板图像,提取附加到合作目标上的4个特征点的像素坐标,利用AKAZE关键点对模板图像和待测图像进行匹配并计算映射矩阵,通过映射矩阵得到4个特征点在待测图像中的像素坐标,然后结合合作目标的尺寸信息求解基于4个共面特征点的PnP问题,解算相机与合作目标的相对位置.实验分析表明该方法计算的实时图像相机位姿与真实结果接近,验证了本文方法的有效性.     

基于视觉特性及低位替换优化的信息隐藏方法

提出了一种在图像载体中进行信息隐藏的新方法。该方法利用图像的视觉特性,通过硬c均值聚类分析进行秘密信息嵌入。通过对简单低位替换的优化调整,在图像的隐藏量和图像质量上都有很大的改进。另外,采用基于时空混沌映射置乱技术对载体图像进行置换及反向置换,对秘密信息提供了有效的安全防护手段。实验结果表明,该方法在改善图像质量及视觉隐蔽性上都取得了较好的结果。     

结合奇异值分解的小波包图像隐藏

图像隐藏技术的发展为军事隐蔽通信提供了新的实施途径。提出基于奇异值分解和小波包变换的图像隐藏算法,利用小波包变换低频子带抗干扰性强和图像矩阵奇异值的稳定性,对秘密图像做位平面分解并对载体图像做小波包分解,将包含重要信息的位平面隐藏在小波包分解低频系数矩阵的奇异值矩阵中,将包含次要信息的位平面隐藏在熵能量较大的其他剩余子带图像系数矩阵中,次要位平面的隐藏位置根据载体图像的内容自适应确定。实验表明,该算法可实现图像信息的安全隐藏,不仅具有较强的抗几何攻击的能力,且对高斯、剪切和滤波等攻击的鲁棒性也较好,同时具有较好的不可见性,隐藏容量大。     

Bit-level color image encryption algorithm based on coarse-grained logistic map and fractional chaos

A novel color image encryption algorithm based on coarse-grained fractional chaotic system signals is proposed in this paper. First, color images are divided into three channels, which are encrypted based on the corresponding three states of the chaotic system. Second, the chaotic systems are defined as fractional chaotic, in which the fractional order enlarges the parameter space. Third, the fractional chaotic signals are handled with unfixed coarse-grained methods instead of being utilized directly. In addition, the original image and the chaotic signals are divided into bit signals from the pixel values, and the high and low bits are encrypted, respectively. To demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed color image encryption algorithm, its properties, including the key space, information entropy, correlation analysis, key sensitivity, and resistance to differential attacks, are provided using a numerical simulation.

     

A simple,sensitive and secure image encryption algorithm based on hyper-chaotic system with only one round diffusion process

Based on hyper-chaotic systems, a novel image encryption algorithm is introduced in this paper. The advantages of our proposed approach are that it can be realized easily in one round diffusion process and is computationally very simple while attaining high security level, high key sensitivity, high plaintext sensitivity and other properties simultaneously. The key stream generated by hyper-chaotic system is related to the original image. Moreover, to encrypt each pixel, we use the sum of pixels which are located after that pixel. The algorithm uses different summations when encrypting different input images (even with the same sequence based on hyper-chaotic system). This, in turn, will considerably enhance the cryptosystem resistance against known/chosen-plaintext and differential attacks. The change rate of the number of pixels in the cipher-image when only one pixel of the original image is modified (NPCR) and the Unified Average Changing Intensity (UACI) are already very high (NPCR?>?99.80233 % and UACI?>?33.55484 %). Also, experimental results such as key space analysis, histograms, correlation coefficients, information entropy, peak signal-to-noise ratio, key sensitivity analysis, differential analysis and decryption quality, show that the proposed image encryption algorithm is secure and reliable, with high potential to be adopted for the secure image communication applications.     

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。