基于分组置换的最优匹配图像隐写方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像隐写领域，尤其涉及一种基于分组置换的最优匹配图像隐写方 法。
【背景技术】
[0002] 信息加密和信息隐藏是信息安全领域最核心的两种技术模式。信息加密是利用数 学或物理手段对传输的明文信息加密以保证信息的不可识别性的安全技术，只有持有正确 密钥的接受者才能解密出明文信息。但是随着计算机性能的不断提高，使得采用穷举法破 译加密算法成为可能，另外，即使攻击者未能破解密钥，也可以通过破坏检测到的密文使得 接受者无法获取正确的秘密信息。由此可见，传统的信息加密技术未能很好地发挥信息安 全传输的功能，因此需要一种更加有效的信息传输技术提供保护。
[0003] 图像信息隐藏技术是利用具有一定视觉冗余的图像作为载体图像，将秘密信息以 某种严密的算法嵌入到载体图像中，得到载密图像，从而达到隐秘通信的目的。图像信息隐 藏隐写了秘密信息的存在形式，即攻击者很难在载密图像中发现秘密信息的存在，更难以 破坏它的存在。作为图像信息隐藏领域的关键技术，图像隐写正成为信息隐藏的新趋势。
[0004] 图像隐写是通过将秘密信息隐藏在载体图像中进行传送，由于隐藏了通信的内容 和传输的事实，更加注重隐蔽性和安全性。如何提高载体图像中秘密信息的安全性已经成 为信息安的重要研究领域。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够使秘密信息具有 更好隐蔽性和安全性的基于分组置换的最优匹配图像隐写方法。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于分组置换的最优匹配图像隐 写方法，其特征在于，依次包括如下步骤：
[0007] (1)将秘密信息S转化为二进制比特流，并将转化得到的二进制比特流以8位作为 一组进行分组，得到N组二进制比特流，其中，每组二进制比特流有2 s种组合方案；
[0008] (2)根据每组二进制比特流中的各组合方案，选择各组合方案对应的置反比特位， 并对置反比特位做置反处理，生成2 s组反转二进制比特流；
[0009] (3)将2s组反转二进制比特流分别通过最小直方图失真方法嵌入到载体图像C 中，得到载密图像C1/ (i = 1，2, "·，Ν，j = 1，2, "·，256)，计算载密图像Clj'与载体图像C 的匹配值ξ,，判断载密图像Cu'与载体图像C的匹配值I1,是否达到预设的最佳匹配值 当匹配值ξ u与预设的最佳匹配值ξ _的绝对差值S u小于或等于预设绝对差值 Δ，Β卩Δ时，表示载密图像C ^'与载体图像C达到最佳匹配值否则，表示载密 图像C1/与载体图像C未达到最佳匹配值其中，
[0014] 其中，Lu表示第j组反转二进制比特流对应的载体图像C嵌入秘密信息前、后 的直方图改变量，C 1/表示第j组反转二进制比特流中第i个载密图像；hc(n)表示载体图 像C在灰度值为η的直方图，hSlj (η)表示第j组反转二进制比特流中载密图像C1/在灰度 值为η的直方图；D1JPl |Q)表示第j组反转二进制比特流中载体图像C与载密图像Cu'的 关联系数，P (η)表示载体图像C在灰度值为η时的概率，qij (η)表示载密图像Clj'在灰度 值为η时的概率；
[0015] (4)若载密图像C1/与载体图像C未达到预设的最佳匹配值ξ _，则返回步骤（3) 选择下一组合方案进行循环判断，直到判断达到预设最佳匹配值ξ _的分组置换方案为 止，并执行步骤（5);
[0016] 若该第j组反转二进制比特流的2s种组合方案中均没有出现达到最佳匹配值 ξ _的载密图像，则遍历剩余的N-I组二进制比特流，并再次执行步骤（3)，直至出现达到 预设最佳匹配值的分组置换方案为止，并执行步骤（5)，其中，记达到预设最佳匹配值 Icipt 对应的载密图像为 C1J，m= 1，2，···，Ν，η = 1，2,…，256;
[0017] (5)以相关参数作为加密密钥，选择达到最佳匹配值的载密图像Cnin'进入信 道传输；载密图像C nin'的接收方以与加密秘钥对应的解密秘钥提取嵌入到载密图像Cnin'中 的秘密信息S。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优点在于：秘密信息转换为二进制比特流后，以8位作 为一组分组，得到多组二进制比特流以及对应每组二进制比特流的2 s种组合方案；针对每 种组合方案中的置反位作置反处理后，得到置反二进制比特流；并将反转二进制比特流分 别通过最小直方图失真方法嵌入到载体图像中，得到载密图像，且判断载密图像与载体图 像的匹配值达到预设的最佳匹配值时，将此时的载密图像送入信道传输。由于载体图像与 载密图像达到最佳匹配值时，载密图像具有更好的视觉隐蔽性，从而提高了秘密信息嵌入 到载体图像后的隐藏性能和安全性。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明实施例中基于分组置换的最优匹配图像隐写方法的流程示意图；
[0020] 图2(a)至图2(d)分别为本发明实施例中选择的四幅灰度自然图像。
【具体实施方式】
[0021] 以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0022] 在本实施例中，假设载体图像标记为C，需要嵌入到载体图像C中的秘密标记为S。 以下结合图1，对本实施例中基于分组置换的最优匹配图像隐写方法作出说明。该图像隐写 方法依次包括如下步骤：
[0023] (1)将秘密信息S转化为二进制比特流，并将转化得到的二进制比特流以8位作为 一组进行分组，得到N组二进制比特流，其中，每组二进制比特流有2 s种组合方案；即每组 二进制比特率有256种组合方案；
[0024] (2)根据每组二进制比特流中的各组合方案，选择各组合方案对应的置反比特位， 并对置反比特位做置反处理，生成2 s组反转二进制比特流；
[0025] 例如，在第一组二进制比特率的其中一个组合方案中，该组合方案的二进制比特 率为10110111，且该组合方案对应的置反比特位为第五位，则该组合方案置反后的反转二 进制比特流为IOllim ;
[0026] (3)将2s组反转二进制比特流分别通过最小直方图失真方法嵌入到载体图像C 中，得到载密图像C1/ (i = 1，2, "·，Ν，j = 1，2, "·，256)，计算载密图像Clj'与载体图像C 的匹配值ξ,，判断载密图像Cu'与载体图像C的匹配值I1,是否达到预设的最佳匹配值 当匹配值ξ u与预设的最佳匹配值ξ _的绝对差值S u小于或等于预设绝对差值 Δ，Β卩Δ时，表示载密图像C ^'与载体图像C达到最佳匹配值否则，表示