差分编码和块压缩的密文域可逆信息隐藏算法

随着数字信息与云存储技术的发展与成熟,密文域可逆信息隐藏算法正逐渐成为通信传输中数据隐私保护的研究热点。如何根据不同载体图像像素的分布特征,对局部区域内像素进行自适应识别编码,实现对载体更彻底地压缩以提升嵌入容量仍具有较大挑战。本文针对密文域可逆信息隐藏算法因载体图像空间利用率不足而导致嵌入容量较低的问题,提出一种基于差分编码和块压缩的密文域可逆信息隐藏算法。首先根据自然图像局部区域内像素强相关性邻位作差,并基于块内最大差值对差值图像矩阵进行分类和自适应编码,同时设计分块置乱和块内像素扩散加密机制保证图像信息安全。然后根据差值像素块自适应编码结果作用在对应的密文图像块上,压缩冗余空间,最后通过位替换嵌入秘密信息。不同于之前算法,本算法对差分编码后的图像进行比特位重排列,从密文图像像素最低有效位开始,标记差值像素的符号位,其余各位面依次标记最小差值比特位。由于加密操作与自适应编码的可逆性,合法接收者可实现对原始明文图像的无损重构和秘密信息的无误提取。实验结果表明,与现有的几类算法相比,本文提出的算法具有更高的嵌入率和更好的安全性,在BOSSbase和BOWS-2两个数据集上的平均嵌入率达到3.027bpp和2.937bpp,在经典测试图像上,平均嵌入率也均提高0.57bpp以上。     

基于图像块分组的加密域可逆信息隐藏

为了提升加密域可逆信息隐藏的方法性能,提出了一种基于图像块分组的加密域可逆信息隐藏方案。在该方案中,内容所有者采用流密码异或加密图像,随后数据隐藏者将加密的图像进行分块,并按一定比例将图像块分组,再根据待嵌入的信息修改每组中相应的图像块,从而实现信息嵌入。对于含有秘密信息的加密图像,接收者可使用加密密钥解密得到与原始图像近似的解密图像,然后根据自然图像空间相关性,通过比较每组中各图像块的平滑度找出被修改的图像块,从而实现秘密信息正确提取和图像完美恢复。实验证明本方法在保证一定图像质量的情况下有较大的信息嵌入量。     

基于分块旋转的加密图像可逆信息隐藏算法

结合加密技术和信息隐藏理论,提出了一种新的加密图像可逆信息隐藏算法.首先用加密密钥对图像进行加密,然后将图像分块并随机生成模板矩阵,模板矩阵通过旋转不同的角度对应不同形态的嵌入数据,以实现信息隐藏功能,同时在嵌入容量上得到提升.对包含额外信息的加密图像,先用加密密钥对图像进行解密,得到一幅与原始图像近似的解密图像,针对现有算法未考虑边界像素对分块空间相关性的贡献,设计了更合理的波动函数,从而降低了提取额外信息的错误率并完整恢复原始图像.实验结果表明,该算法在嵌入容量和降低错误率方面均有较好的提升.     

利用自适应有序抖动块截断编码的鲁棒水印

为克服现有压缩域水印算法图像质量或鲁棒性较差的缺点,提出了一种基于自适应有序抖动块截断编码的鲁棒水印算法.首先,利用图像的信息熵和方差自适应地将图像按四叉树分解为平滑块、纹理块和边缘块,再对不同大小的分块进行编码;然后,利用自适应有序抖动块截断编码得到的位平面,通过调整位平面水印嵌入窗口内元素的奇偶和,实现水印嵌入;最后,通过位平面中元素的奇偶和与投票策略来实现水印的盲提取.实验结果表明,与同类算法相比,该算法能够在取得较低压缩率的同时,获得良好的图像质量;并且有较高且灵活的水印嵌入容量;同时能够抵抗各种常见攻击,尤其对椒盐噪声、亮度调整、对比度调整、旋转、剪切攻击有很强的鲁棒性.     

可自纠错的联合式加密图像可逆数据隐藏算法

为了解决现有联合式加密图像可逆数据隐藏方法中存在的数据提取误码问题,并提高此类方法的数据嵌入容量,提出了一种兼具自纠错和内容隐私保护功能的新算法.该算法在图像加密前通过预处理生成纠错数据并以可逆方式自嵌入到图像下采样像素中,图像加密后只需保留或翻转其中各非采样像素分组的若干位最低有效位即可嵌入数据,图像解密后可100％...     

自适应分块压缩感知的图像压缩算法

均匀分块压缩感知对图像信号进行压缩采样,无法有效地分离出重要区域和背景区域．为此, 给出一种基于图像内容的自适应分块算法,以图像内相邻像素间的灰度差值作为块大小分割的依 据,利用四叉树算法进行图像自适应块大小的划分;并将分块结果根据相邻像素ＤＣＴ系数的差值 大小分成快速变化块、缓慢变化块和过渡块３类,适时分配相应采样率．实验结果表明：给出的算法 对仿真实验选取的图像重构质量高于均匀分块方法１～３ｄＢ,且重构时间减少２０～４０ｍｓ;在重构 质量近似的情况下,重构时间比基于图像块像素方差的块分类方法减少４０～６０ｍｓ．     

基于图像梯度预测的可调节大容量可逆数据隐藏

利用图像梯度选择和判断每个像素的梯度趋势,并根据梯度和相邻像素进行预测,采用了基于预测误差的可逆隐藏方法,有效降低了预测误差,增加了算法的隐藏容量。在隐藏过程中,通过调整嵌入规则降低对宿主图像引起的失真,提高了算法的隐蔽性。仿真实验结果表明:该算法能够获得很高的嵌入率,且具有很好的隐蔽性。     

基于分块复用的图像DWT域信息隐藏算法

为了提高基于分块的离散小波变换(discrete wavelet transform,DWT)域信息隐藏算法的容量,提出了一种通过分块复用来增加信息容量的隐藏算法。该算法首先对图像小波垂直分量和水平分量进行有重叠分块,然后通过给每块系数设置不同的数学逻辑关系来实现二值信息的隐藏。通过对Lena图像仿真实验,结果表明,大小为512×512的灰度图像可以隐藏35 056bit信息,容量较普通分块隐藏算法提高了4倍;再对其进行透明度及抗攻击性能分析,载密图像的峰值信噪比为36.043dB,并且能够对抗参数为0.001的高斯噪声及1/16裁剪的攻击。该算法在鲁棒性较好的前提下提升了秘密信息的隐藏容量。     

基于差值直方图平移的彩色图像可逆信息隐藏

针对现有直方图平移算法嵌入容量偏低、不适合彩色图像等缺点,提出一种基于预测误差差值直方图平移的彩色图像可逆信息隐藏算法.除使用双分量差值以外,还加入了第3分量计算差值,根据预测误差之间的关系,将差值分成5种,从而有效地减小差值,提高嵌入容量和图像质量.通过扩展像素值嵌入信息,利用像素值可扩展性定位不可扩展像素,并嵌入少量的标志信息代替溢出定位图,采用两轮嵌入避免使用最坏测试法判断像素值可扩展性,以减少辅助信息量,进一步提高嵌入容量.实验结果表明,本文算法在嵌入容量和图像质量两方面均有较大优势,与其它可逆嵌入方法相比,算法整体性能更高.     

基于排序和直方图修改的可逆信息隐藏方法

提出一种基于排序的差值直方图修改的可逆信息隐藏方法。首先,对图像分块;然后,采用按灰度值大小排序后的中值作为参考点,并和其余像素点做差,以产生更多的相同的值,使其差值直方图更紧凑、直方图的峰值点更大;最后,采用基于直方图修改的方法在差值中进行隐藏。实验表明,该方法不仅可以实现可逆信息隐藏,隐藏效果更好,并且嵌入量更高。为了提高嵌入量,进行了多层信息嵌入,并且在嵌入层数不同时采用不同的分块方式,提高了隐藏效果。分析了实验结果。     

基于LSB二次嵌入隐藏算法在材料腐蚀图像中的应用

在经典的LSB算法基础上,借鉴遗传算法提出一种二次嵌入的信息隐藏算法。该算法采用了遗传算法的思想对图像和隐藏密文信息采用先进行预处理,然后再嵌入的方法,实现图像水印嵌入及隐藏密文的加密处理,达到增加密文的安全性,防止水印被伪造、篡改的目的。实验结果表明,该算法有效地保证了材料腐蚀图像及环境参数数据的安全性,能实现图像与附加数据的一次传输,保证图像及数据的安全性和隐蔽性。     

基于小波域和块分类的鲁棒自适应水印算法

一种基于小波域和图像块分类的鲁棒的自适应水印算法,能更加有效地利用人眼的视觉掩蔽特性,增强水印的安全性和鲁棒性.算法首先将8×8分块后的图像块根据亮度区别和纹理特征进行分类,计算出各块的JND阈值.把分块后的原图像按Hilbert扫描顺序排列,在序列中选取两相邻块,然后结合各分块JND阈值,通过不同强度的调整两相邻块各对应中高频子带均值之间的大小关系自适应的嵌入水印.同时,根据水印信号改变低频系数的值以嵌入水印信号.实验结果证明:该算法可以存储较大量的水印信息,而且对常见图像处理操作、有损压缩、裁剪、挤压、像素移位等几何变换有较高的鲁棒性,且有较高的透明性.     

优化块选择策略的高性能可逆信息隐藏算法

块选择是改善基于像素值排序的可逆信息隐藏算法性能的关键策略,通过在波动性较小的块中优先嵌入数据,可提升相应算法的不可感知性。然而,现有计算波动值的方法准确性受限于分块大小、形状和所选用的预测器,所以设计一种可以在不同分块大小、不同分块形状、不同类型预测器下通用的计算方法就尤为重要。对于较大的或者形状不规则的分块,若用于参与扩展计算的像素空间位置相关性较弱,即使相应的块波动值较小,在实际嵌入过程中,也仍然可能导致无效平移。为了解决该问题,首先提出了一种改进的波动性定义,以同时考虑水平、竖直、双斜对角4个方向上下文像素的一致性,判断完局部邻域内相邻像素一致性后,再判断同一方向上两个邻域的整体像素一致性,提升了块选择的准确性;其次,考虑了最大值与次大值、最小值与次小值之间的切比雪夫距离,通过消减最大值或最小值像素的扩展来减少无效移位。实验结果表明,文中提出的方案可实现更好的不可感知性。     

一种奇异值填充加密的大数据量化编码方法

在大数据传输的公钥密码体制中,为了提高密文抵御短明文攻击的能力,提出了一种基于奇异值有限域填充加密的网络链路层大数据传输量化编码算法.对链路传输层的比特序列进行线性分段处理,采用多次重传机制进行大数据嵌入式自适应编码,采用奇异值分解方法进行加密密文的信源编码设计.利用伪随机序列构造量化编码密钥,在奇异值有限域中构造密钥协商协议,输入密钥敏感性参数,将公钥嵌入主密钥分布的有限域中,填充密钥中心的敏感域参数,实现加密比特序列的量化编码.仿真结果表明,采用该方法进行大数据传输的加密编码,密文的抗攻击能力较强,加密比特序列的泄漏概率较低,具有更高的安全性.     

一种新颖的双声道数字音频无源水印算法

提出了一种新颖的双声道数字音频无源水印算法。本算法先对需要嵌入的灰度水印图片做置乱加密处理,同时对音频左右声道分别进行三级小波分析,在三级小波低频系数中自适应地寻找左右声道的差异点作为嵌入位置。并能自适应地以水印图像大小为选择基准,将低频系数差异点进行分段。最后,根据基准值和差异参数将水印嵌入到低频系数中。实验结果表明该算法简单易行,嵌入水印后的音频几乎不能被感知改变,安全性和隐蔽性高,并且提取水印图像时无需原始音频。本方法新颖之处在于:能大幅提高嵌入水印信息量,对于灰度以及彩色图像同样适用;具有很好的隐藏性,嵌入水印后的音频难以感知水印的存在;以水印图像像素为选择基准能自适应地将水印嵌入到音频中。     

一种新的改进二值图像隐写算法

提出了一种改进的二值图像隐写算法。该算法首先将图像分块,计算图像块特征值,针对选择视觉效果好的图像块利用Tseng算法嵌入信息。嵌入过程中,对图像块内存在的多个可选嵌入位置利用"像素翻转标准"来确定最佳嵌入位置,使得嵌入信息后图像能保持较好的视觉效果。实验结果说明了本文的算法是将视觉效果和嵌入容量很好结合的一种隐写算法。     

基于动态分组和扩散置乱的混沌加密方法

为了提高图像加密的安全性和有效性,提出一种基于动态分组和扩散置乱的混沌加密方法。将明文图像随机分组并采用比特位和行列的置乱、扩散操作对其加密,其密钥流产生于基于明文图像的逻辑映射,扰乱明文图像和密文图像之间的映射关系;并且在进一步加密过程中,明文图像像素由密文图像反馈算法取代,使得加密过程受到明文图像控制参数的影响。理论分析和实验测试结果表明,该算法可以抵御选择性攻击和差分攻击,具有较好的统计特性,可以运用于图像信息安全保护。     

非均匀介质退化图像快速仿真模型的建立

针对非均匀介质成像仿真速度较慢的问题,提出一种获取近似退化图像的快速仿真模型.按视场将图像分为若干子块,计算得到各子块中心位置的点扩散函数矩阵,建立与像素大小对应的成像退化矩阵.近似认为各子块内成像满足等晕条件,分块卷积快速得到各子块退化图像,并采用少量重叠的方法实现整个视场的无缝拼接,加入畸变信息得到最终的退化图像.建立仿真成像系统,做了多组对比实验,并对光追法得到的精确退化图像和该模型得到的近似退化图像进行相似度的比较.结果表明,在一定相似度的要求下,对于512×512像素的图像实现毫秒级的处理速度.     

一种基于次优加权矩阵的灰度图像信息隐藏算法

理论上分析了在一个包含 n 个像素的图像块内,最多改变 2 个像素,每个像素最多改变 1 的情况下,信息隐藏的容量上界为⌊log2 n2+ 2 n+2⌋个二进制位,证明了不可能构建完全满足该条件的加权矩阵, 进而提出一种构建次优加权矩阵的算法, 能较好地平衡信息隐藏的容量和不可感知性, 更好的实现信息隐藏。通过大量实验证明了当分块不大于 2500 万像素时, 采用该算法构造的次优加权矩阵与最优矩阵进行信息隐藏的容量的差距最多为 1 个二进制位。     

基于差值扩展和余数调整的可逆数据隐藏

将Tian差值扩展技术应用于彩色图像,提出一种基于预测误差差值扩展(PEDE)和余数调整的彩色图像可逆数据隐藏算法。针对传统差值扩展技术存在过分修改像素灰度值、须嵌入定位图等缺点,首先利用色彩分量间的相关性减小差值,并将差值扩展量分散到2个色彩分量中;其次,由2个色彩分量中像素的预测平均值决定可用于扩展嵌入的差值,对不能用于扩展嵌入的差值则用可逆对比图RCM变换嵌入数据,无需保存溢出定位图;最后,对直方图平移技术进行改进,实现嵌入容量和失真控制,提取端在提取信息时可无损地恢复原始图像。实验结果表明,与其他算法相比,本文算法在同等嵌入率下可取得更好的图像质量,算法复杂度更低。