一种离线可控机制下基于视频载体的图像隐藏方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信息隐藏领域，具体涉及一种离线可控机制下基于视频载体的图像隐 藏方法。
【背景技术】
[0002] 随着计算机时代的发展，越来越多的用户将重要资料如客户图像资料、情报图像 资料、隐私图像等，选择以数据形式存储在网络、电脑、手机、闪存盘、移动硬盘等设备内，然 而，现有存在的许多保存方式存在着严重的安全隐患，隐私资料放在电脑里，可能在上网时 被盗取；资料删除后照样能被找回；尤其是私密照片的保存保密最引人担忧，隐私安全乃 至机密安全问题已经成为网民的心病，成为社会的心病。现今主要如下两种存储方式：
[0003] 1、直接存储在电脑硬盘中
[0004] 电脑硬盘是我们最常选用的一种存储设备，但同样它也是存在数据安全隐患最多 的设备。例如：电脑中隐藏的病毒可能会增加重要资料被删除的可能性；电脑因使用不当 等原因所造成的硬盘损坏、数据丢失；电脑维修时被不当人员盗取重要资料；电脑上网时 被木马、黑客攻击，从而导致重要资料泄露等等。
[0005] 2、存储在手机中
[0006] 随着智能手机铺天盖地涌入人们的日常工作生活中，手机成为储存我们隐私的最 主要工具，尤其是在存储秘密照片方面。可是手机的安全性却是最差的，现在大量的APK手 机软件都存在安全隐患后门，而且丢失手机会导致用户大量的隐私信息泄密。网上各种典 型的手机丢失导致泄露隐私事件就足以证明手机作为私密信息存储设备存在很大的不足。
[0007] 目前普遍采用数字水印算法实现隐藏的有：离散余弦变换（DCT)、离散小波变换 (DWT)、最低有效位（LSB)、奇异值分解（SVD)等。
[0008] 对于离散余弦变换来说，其在变换域里视频图像要比空间域里简单，其次具有较 强的抗干扰能力，但是DCT变换后图像能量主要集中在图像的低频部分，没有保留原图像 块的精细结构，不能反应原图像块的边缘、轮廓等信息。
[0009] 对于离散小波变换来说，其具有自然信号的时频（空频）局域性特点，因此小波系 数比较集中，故其具有良好的去相关特性，有利于压缩，只不过离散小波变换在进行高压缩 比时，其得到的图像质量降低很快，需要有更好的系数组织和编码方式。
[0010] 对于LSB算法来说，由于算法简单，易于实现，所以其计算速度快，此外由于其能 在低效位（一般是最后两位）进行嵌入，故对于256色（8位）RGB图像，在3层图像均插入 1/8到1/4消息。但是该算法的不足有：嵌入消息较所花间较长；只能处理简单流格式文 件；为了满足水印不见性，允许嵌入水印强度较低，对空域各种操作较敏感；基本LSB算法 抗JPEG压缩能力弱；鲁棒性差等。
[0011] 对于奇异值分解来说，该算法在图像方面具有以下优势：
[0012] 1、一幅图像的奇异值具有很好的稳定性，当图像受到扰动时，奇异值不会发生太 大变化。
[0013] 2、奇异值对应图像的亮度特性，奇异值向量能够反映图像的几何特性。
[0014] 3、利用奇异值矩阵来重构图像时，即使忽略后面很小的奇异值也不影响重构图像 的整体质量。
[0015] 除以上算法之外，根据人眼视觉系统对蓝色最不敏感特性，故将个人彩色图像嵌 入RGB帧的B分量中，且个人彩色图像的嵌入对R、G分量不会造成影响。
【发明内容】
[0016] 发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种离线可控机 制下基于视频载体的图像隐藏方法。
[0017] 技术方案：本发明的一种离线可控机制下基于视频载体的图像隐藏方法，先将视 频的关键帧进行2-DWT变换；然后对子带进行Arnold变换，利用奇异值分解的性质和小波 变换的多分辨率特性，将图像嵌入到置乱后的子带奇异值中，且当视频受到不同攻击时能 实现图像的盲提取；具体包括彩色图像保密存储和彩色图像提取查看两个步骤：
[0018] 其中，彩图图像保密存储的过程包括：选取视频的关键帧；对关键帧的蓝色分量 进行一系列的DWT变换和SVD变换；对要嵌入的图像进行预处理；以奇异值为单位，将图像 的奇异值嵌入到帧的奇异值中；帧重构；
[0019] 其中，图像提取查看的过程包括：选取含有图像的关键帧；对关键帧的蓝色和绿 色分量分别进行一系列DWT变换和DCT变换；将变换后的子带进行奇异值分解；对图像进 行重构；
[0020] 在上述彩图图像保密存储和图像提取查看的过程中，还分别包括彩色图像的权限 加密和授权解密访问两部分，获取本地Mac地址，将Mac地址与授权访问次数写入待加密视 频尾部，将视频后缀修改为.k文件，将本地视频进行加密，控制视频访问权限，从而保证访 问隐藏在视频载体中的图像的权限，即授权访问彩色图像分为加密与解密两部分；
[0021] 其中，加密过程依次为：Mac地址的获取；设置访问权限；带有权限的文件生成；
[0022] 其中，解密过程依次为：访问文件并验证权限；权限审核；更新权限。
[0023] 在上述过程中，可以看出彩色图像保密存储包括对其进行授权加密（彩色图片嵌 入到视频后，将其加密成为一个特定格式的文件），彩色图像提取查看过程包括对彩色图像 进行授权解密部分（即在满足访问条件的情况下先对该特定格式的文件进行解密成为一 个视频，然后进行图片的提取查看）。
[0024] 进一步的，所述彩色图像通过数字水印嵌入的形式嵌入到视频载体中即彩色图像 保密存储的过程如下：
[0025] 1)获取本机Mac地址，生成授权次数，将加密后的文件修改为自定义类型；
[0026] 2)将载体视频进行分帧处理，根据公式（1)计算视频帧内R、G分量中所有像素差 值的绝对值的和，记为Sk，取Sk值较大的前20帧彩色图像嵌入的载体；
[0028] 3)取关键帧的B分量进行2-DWT变换，得到子带LH2 ;
[0029] 4)将子带LH2进行Arnold变换，迭代次数用key 1保存，对置换后的子带进行DWT 变换，得到子带HH3 ;
[0030] 5)将HW3进行DWT变换，然后对各子带进行DCT变换，得到的四个子带分别记为 LL4、LH4、HL4和HH4,然后将各子带分别进行SVD分解，得到各子带的奇异值矩阵Sai、Sh^ SvJP Sd i以及对应的U、V矩阵；
[0031] 6)将RGB彩色图像进行分层，得到R图、G图和B图等三个子图；
[0032] 7)对分层后的每个子图进行Arnold变换，对置换后的子图分别进行DWT和DCT变 换，对变换后的各子带进行SVD分解，得到子图中的各子带的奇异值矩阵Swa^ Swh^ Swv^ SwdJP对应的Uw、Vw和矩阵；
[0033] 8)将子图中各子带的奇异值分别嵌入到对应的子带LL4、LH4、HL4和HH4的奇异 值中；
[0034] Snk= Sk+akSwk (2)
[0035] 其中，Sk表示 Sa 丨、Sh^ Sv1、SdySw k表示 Swa i、Swh^ Swv0 Swdya 1<表示不同子带的 嵌入强度；
[0036] 9) LL4、LH4、HL4和HH4各块进行奇异值重构，再经过DCT逆变换和2级DWT逆变 换得到含子图的子带LH2_;
[0037] 10)将LH2_进行Arnold反置换，然后进行2-IDWT _变换，可以得到含所有子图 的视频