链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法
【专利摘要】本发明公开了一种链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法。对原始灰度图像载体互不重叠的划分形成图像块，对每个图像块进行整型小波变换取出其高频系数降维形成一维向量；该向量投影到A向量空间中，调整其系数值生成新向量，实现信息隐藏；然后将该新向量投影到B向量空间中，调整其系数生成新向量，实现信息隐藏；该新向量投影到A向量空间中；如此循环，直到当前信息完全隐藏或者影响到含信息的图像块质量结束。本发明方法基于整数小波变换的频域技术特点，将水印信息能均匀地分布到图像中，达到弱化隐藏信息对图像视觉的影响及提高水印信息的鲁棒性目的，同时能将大量的信息隐藏到图像载体中，适用于图像的可重复利用地隐秘通信。
【专利说明】链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法
【技术领域】
[0001]本发明属于信息隐藏【技术领域】，特别涉及一种链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法。
【背景技术】
[0002]信息隐藏(Information Hiding)是将秘密信息隐藏于另一公开媒体中，用来秘密通信或者跟踪侵权行为，并提供法律保护的证据，对于互联网数字时代，其媒体形式可以为任何一种数字媒体，如数据库、文本、图像、音频和视频等。信息隐藏不仅要求被隐藏的信息令人难以发现，并且要求即使被人察觉被隐藏秘密信息，在密钥未知的前提下，不能获取隐藏在该数字媒体中的秘密信息。因此信息隐藏技术有其独特的优势。目前，大多数信息隐藏方法是有损的，即提取出所隐藏信息后，原宿主信号不能无损恢复。而在一些重要的应用场合，如法律认证、医学图像、军事图像、遥感图像和指纹图像等领域，往往需要提取所隐藏
息后，能精确地恢复原宿主息，即无损息隐臧方法。
[0003]无损信息隐藏技术可将重要信息隐藏到相对不很重要的信息中，使重要信息用不易觉察或监测的方法传输，即提高信息传输的隐蔽性，从而使信息获得多一层保护；在接收端，提取出隐藏的重要信息后，完全无损恢复原宿主信息。如果应用无损信息隐藏技术，在图像或视频信息中，隐藏重要的文本、语音，图像等秘密信息，通过公用的互联网或无线通信网用隐蔽的方式传输，监测者不易察觉和监测，即使被截取或监测到，也只能获得公开的载体信息，隐藏在其中的信息不易被破译。当前用于特定领域(如财务、法律及军事等)的图像产品无损信息隐藏方法，即只能隐藏较少的水印信息。
[0004]小波(Wavelet)理论是近几十年兴起的一个科学分支。小波变换(WT)起源于傅利叶变换，其思想来源于伸缩平移方法，其本质是通过对一个小波函数进行伸缩和平移来表示一个能量有限的信号。整数小波变换技术具有多媒体水印的频域技术的优势，且与没有变换前的多媒体载体相比，经过整数小波变换的多媒体载体不会发生任何变化，即经过整数小波变换前后，不会引起多媒体载体发生任何损失。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法，该方法能够实现大容量的信息隐藏且在提取信息时能无损地恢复原始图像载体。
[0006]本发明方法的思路:对原始灰度图像载体互不重叠的划分形成图像块，对每个图像块进行整型小波变换取出其高频系数降维形成一维向量；该向量投影到A向量空间中，调整其系数值生成新向量，实现信息隐藏；然后将该新向量投影到B向量空间中，调整其系数生成新向量，实现信息隐藏；该新向量投影到A向量空间中；如此循环，直到当前信息完全隐藏或者影响到含信息的图像块质量结束。
[0007]具体步骤为:
[0008]第I步根据拥有者和用户信息产生二进制水印序列Wl，用密钥kl生成二进制混沌序列L，由L对Wl进行混沌调制，生成待嵌水印信号W。
[0009]第2步将原始图像分成互不重叠的大小相同的图像块。
[0010]第3步根据溢出预防机制，确定图像块的所属类型。
[0011]第4步对不同类型的数据组分别采用链式向量空间隐藏模型将不同强度的水印隐藏到图像块的小波域中，实现水印信息隐藏。
[0012]第5步水印信息提取是由水印信息隐藏的逆过程和恢复原始载体构成，对隐藏信息载体系数向量在正交向量组形成t空间里重复逆向平移就能恢复原始载体。
[0013]本发明所述链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法，基于整数小波变换的频域技术特点，将水印信息能均匀地分布到图像中，达到弱化隐藏信息对图像视觉的影响及提高水印信息的鲁棒性目的，同时通过链式向量空间隐藏模型能将大量的信息隐藏到图像载体中，适用于图像的可重复利用地隐秘通信。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明实施例中四种类型像素分布直方图，分别为a类型块、b类型块、c类型块和d类型块。
[0015]图2是本发明实施例的链式向量空间隐藏模型。
[0016]图3是本发明实施例的链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]本实施例中水印信息采用伪随`机二进制序列，采用一级整数小波变换(采用LeGall5/3滤波器)时，图像块大小为8X8，系数向量参数系数Ici取2或4，隐藏强度Pij取2或4。
[0018]具体步骤如下:
[0019]第I步水印信息生成:由拥有者和用户信息产生二进制水印信息序列W1，用密钥kl生成二进制混沌序列L，它们的长度为nw，由L对Wl进行混沌调制，得待嵌水印信号W，[WiIWi=Wl^Li)，然后由水印Wi生成子水印序列{?仰^丄~^^其长度为^其中
nw-Ι，这里“Φ”表示异或，子水印生成规则如下:
[O W.= O
[0020]η;..= ;' ,()</'</- 1，O </_ < /7 tv-1)。
[I W1 = I
[0021]第2步将原始图像载体分成互不重叠的大小相同的块，形成图像块序列{bQ，b1；…，bi,...，bnw_J。
[0022]第3步建立溢出预防机制，如图1像素分布直方图所示，对于a类型块，块中没有像素值小于Pm，块中没有像素值大于(255-β J，对该块中像素值的改变值β」的绝对值且
βπ，就能避免溢出发生；对于b类型块，块中没有像素值大于(255-β J，对该块中像素值的增加β」且βπ，就能避免溢出发生；对于c类型块，块中没有像素值小于βπ，对该块中像素值的减少βπ)，就能避免溢出发生；对于d类型块，块像素值有小于^^且块中也有像素值大于(255-β J，此类型块不处理。[0023]为了避免像上下像素溢出发生采取措施避免溢出方法:当水印信息隐藏图像载体时，此时图像像素值就会发生变化，此时用一个像素值(即βπ)进行控制图像块像素值的改变在一定的范围内，避免溢出；为了降低控制上下溢出的复杂程度，本实施例采用一级小波中频系数域作为嵌入子带。
[0024]第4步对不同类型的数据组分别采用链式向量空间隐藏模型将不同强度的水印信息隐藏到图像块的小波域中，实现水印信息隐藏。
[0025]链式向量空间隐藏模型(见图2)具体如下:
[0026]第4.1步根据水印信息对图像块{b0, b”…，b”…，bnw_J处理，当水印Wi为“O”时，不处理数据组bi;当水印Wi为“ I”时，用locatejnap缓存来标记，对图像块匕进行整数小波变换，取出其高频系数I^nLHpHLJ降维形成一维系数向量，从中伪随机取出待嵌小波子带系数向量Gi (Gi长度为t的一维向量，表示降维后的小波系数)。
[0027]第4.2步向量Gi投影在正交向量组A= [a0, a2, L, Bj, L, at_J向量空间，调整其系数值，完成水印信息Wi {wi0, wn, L, Wij, L, Wi(^1)I隐藏:
[0028]Gi =其中 Pij = (Gi)τ.a」。
[0029]第4.3步由上式可知，只需要调整[PimPmUPikD]值实现水印数据隐藏，用以下函数来实现水印数据隐藏。
[0030]
【权利要求】
1.一种链式向量空间隐藏模型的图像无损信息隐藏方法，其特征在于具体步骤为: (1)根据拥有者和用户信息产生二进制水印序列Π，用密钥之生成二进制混沌序列Z，由z对η进行混沌调制，生成待嵌水印信号w； (2)将原始图像分成互不重叠的大小相同的图像块； (3)根据溢出预防机制，确定图像块的所属类型； (4)对不同类型的数据组分别采用链式向量空间隐藏模型将不同强度的水印隐藏到图像块的小波域中，实现水印信息隐藏； (5)水印信息提取是由 水印信息隐藏的逆过程和恢复原始载体构成，对隐藏信息载体系数向量在正交向量组形成?空间里重复逆向平移就能恢复原始载体。
【文档编号】G06T1/00GK103632335SQ201310718013
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】姜传贤, 程小辉, 葛云生, 董明刚, 杨铁军 申请人:桂林理工大学