本发明涉及图像隐写领域，尤其涉及一种基于智能移动终端的图像隐写系统。
背景技术：
随着智能移动终端的日益普及，使用智能移动终端的移动互联网的用户占据越来越大的比重。移动互联网的飞速发展使得智能移动终端中图像、视频等数字多媒体信息的存储、复制与传播变得非常方便。然而，人们在利用智能移动终端享受网络时代提供的信息共享便捷通信的同时，也为私密信息的泄露埋下了隐患。
当人们利用智能移动终端对外发送秘密信息时，通常是采取将秘密信息压缩后，对压缩文件设置加密密码的形式或者以明文形式发送出去。这种利用智能移动终端对外发送秘密信息的形式具有很大的不安全性，不利于秘密信息的保护。
技术实现要素：
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对用户的秘密信息进行加密隐藏的基于智能移动终端的图像隐写系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于智能移动终端的图像隐写系统，其特征在于，包括图像采集模块、图像存储模块、图像提取模块、图像类型识别模块、图像类型转换模块、图像预处理模块、嵌密模块、图像发送模块和秘密信息提取模块；所述图像存储模块分别连接图像采集模块和图像提取模块，所述图像提取模块连接图像类型识别模块，所述图像类型转换模块分别连接图像类型识别模块和图像预处理模块，所述图像预处理模块分别连接图像类型识别模块和嵌密模块，所述图像发送模块分别与嵌密模块、秘密信息提取模块连接，其中，
所述图像采集模块，用以采集智能移动终端的外部图像，并对采集的外部图像自动编号，存储至图像存储模块；
所述图像存储模块，一方面保存图像采集模块编号的外部图像，一方面保存系统预先存储的图像；
所述图像提取模块，用于提取图像存储模块中的图像，并发送给图像类型识别模块；
所述图像类型识别模块，用以判断所接收的图像类型为动态图像时，则将其发送给图像类型转换模块处理；判断接收的图像为静态图像时，则直接发送图像给图像预处理模块处理；
所述图像类型转换模块，用以将接收的动态图像转换为静态图像，并发送转换后的静态图像给图像预处理模块；
所述图像预处理模块，用以对接收的静态图像进行滤噪或加噪处理，并将滤噪或加噪后的静态图像作为载体图像发送给嵌密模块嵌入秘密信息；
所述嵌密模块，用以将秘密信息嵌入到接收的滤噪或加噪后的载体图像中，并将载密图像发送给图像发送模块，其中，嵌密模块嵌入秘密信息的隐写方法过程依次包括如下步骤：
(1)设待嵌入的秘密信息为S，接收的载体图像为C，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28种组合方案；
(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28组反转二进制比特流；
(3)将28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Cij'，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,256，计算载密图像Cij'与载体图像C的匹配值ξij，判断载密图像Cij'与载体图像C的匹配值ξij是否达到预设的最佳匹配值ξopt：当匹配值ξij与预设的最佳匹配值ξopt的绝对差值δij小于或等于预设绝对差值△，即δij≤△时，表示载密图像Cij'与载体图像C达到最佳匹配值ξopt；否则，表示载密图像Cij'与载体图像C未达到最佳匹配值ξopt；其中，
δij＝|ξij-ξopt|，
ξij＝hmod,ij·Dij(P||Q)，
其中，hmod,ij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，Cij'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n的直方图，hsij(n)表示第j组反转二进制比特流中载密图像Cij'在灰度值为n的直方图；Dij(P||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Cij'的关联系数，p(n)表示载体图像C在灰度值为n时的概率，qij(n)表示载密图像Cij'在灰度值为n时的概率；
(4)若载密图像Cij'与载体图像C未达到预设的最佳匹配值ξopt，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ξopt的分组置换方案为止，并执行步骤(5)；
若该第j组反转二进制比特流的28种组合方案中均没有出现达到最佳匹配值ξopt的载密图像，则遍历剩余的N-1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ξopt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ξopt对应的载密图像为Cmn'，m＝1,2,…,N，n＝1,2,…,256；
(5)以相关参数作为加密密钥，选择达到最佳匹配值ξopt的载密图像Cmn'进入信道，并将载密图像Cmn'发送给图像发送模块；
所述图像发送模块，将接收的载密图像发送给秘密信息提取模块；所述秘密信息提取模块，用以利用对应加密秘钥的解密秘钥提取载密图像中的秘密信息。
与现有技术相比，本发明的优点在于：智能移动终端的图像采集模块采集到外部图像后，经图像类型识别模块识别和图像类型转换模块转换处理后，将静态的外部图像作为载体图像发送给图像预处理模块处理，并由嵌密模块将秘密信息嵌入到处理后的载体图像后，最后由图像发送模块将载密图像发送给接收方，接收方按照解密秘钥提取载密图像中的秘密信息，从而保护了利用智能移动终端发送秘密信息的安全。
附图说明
图1为本发明实施例中基于智能移动终端的图像隐写系统的结构示意图；
图2为图1所述系统中嵌密模块嵌入秘密信息的流程示意图；
图3(a)至图3(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
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中基于智能移动终端的图像隐写系统，包括图像采集模块1、图像存储模块2、图像提取模块3、图像类型识别模块4、图像类型转换模块5、图像预处理模块6、嵌密模块7、图像发送模块8和秘密信息提取模块9；图像存储模块2分别连接图像采集模块1和图像提取模块3，图像提取模块3连接图像类型识别模块4，图像类型转换模块5分别连接图像类型识别模块4和图像预处理模块6，图像预处理模块6分别连接图像类型识别模块4和嵌密模块7，图像发送模块8分别与嵌密模块7、秘密信息提取模块9连接，其中，
图像采集模块1，用以采集智能移动终端的外部图像，并对采集的外部图像自动编号，存储至图像存储模块2；图像采集模块1选择使用智能移动终端内置的摄像头，通过摄像头实时采集外部图像。采集的外部图像可以是静态图像，如jpg格式的图像，也可以动态图像，如gif格式的图像。
图像存储模块2，一方面保存图像采集模块1编号的外部图像，一方面保存系统预先存储的图像；智能移动终端的图像存储模块2可以选择使用SD存储卡，系统图像预先保存在图像存储模块2中；
图像提取模块3，用于提取图像存储模块2中的图像，并发送给图像类型识别模块4；
图像类型识别模块4，用以判断所接收的图像类型为动态图像时，则将其发送给图像类型转换模块5处理；判断接收的图像为静态图像时，则直接发送图像给图像预处理模块6处理；例如，当图像类型识别模块4接收到的图像为gif格式的动态图像时，则将该gif格式的图像发送给图像类型转换模块5处理；当接收到的图像为jpg格式的静态图像，则直接由图像预处理模块6处理即可；
图像类型转换模块5，用以将接收的动态图像转换为静态图像，并发送转换后的静态图像给图像预处理模块6；例如将接收的gif格式的动态图像转换为jpg格式的静态图像；
图像预处理模块6，用以对接收的静态图像进行滤噪或加噪处理，并将滤噪或加噪后的静态图像作为载体图像发送给嵌密模块7嵌入秘密信息；
嵌密模块7，用以将秘密信息嵌入到接收的滤噪或加噪后的载体图像中，并将载密图像发送给图像发送模块8。假设秘密信息标记为S，经图像预处理模块6处理后的载体图像标记为C，如图2所示。本实施例中嵌密模块7嵌入秘密信息的隐写方法依次包括如下步骤：
步骤(1)，设待嵌入的秘密信息为S，接收的载体图像为C，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28种组合方案；即每组二进制比特率有256种组合方案；
步骤(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28组反转二进制比特流；
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10111111；
步骤(3)，将28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Cij'，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,256，计算载密图像Cij'与载体图像C的匹配值ξij，判断载密图像Cij'与载体图像C的匹配值ξij是否达到预设的最佳匹配值ξopt：当匹配值ξij与预设的最佳匹配值ξopt的绝对差值δij小于或等于预设绝对差值△，即δij≤△时，表示载密图像Cij'与载体图像C达到最佳匹配值ξopt；否则，表示载密图像Cij'与载体图像C未达到最佳匹配值ξopt；最小直方图失真方法属于本领域的常规技术手段，此处不做过多赘述；其中，
δij＝|ξij-ξopt|，
ξij＝hmod,ij·Dij(P||Q)，
其中，hmod,ij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，Cij'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n的直方图，hsij(n)表示第j组反转二进制比特流中载密图像Cij'在灰度值为n的直方图；Dij(P||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Cij'的关联系数，p(n)表示载体图像C在灰度值为n时的概率，qij(n)表示载密图像Cij'在灰度值为n时的概率；
步骤(4)，若载密图像Cij'与载体图像C未达到预设的最佳匹配值ξopt，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ξopt的分组置换方案为止，并执行步骤(5)；
若该第j组反转二进制比特流的28种组合方案中均没有出现达到最佳匹配值ξopt的载密图像，则遍历剩余的N-1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ξopt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ξopt对应的载密图像为Cmn'，m＝1,2,…,N，n＝1,2,…,256；
步骤(5)，以相关参数作为加密密钥，选择达到最佳匹配值ξopt的载密图像Cmn'进入信道。
图像发送模块8，将接收的载密图像发送给秘密信息提取模块9；秘密信息提取模块9，用以利用对应加密秘钥的解密秘钥提取载密图像中的秘密信息。
以下对该基于智能移动终端的图像隐写系统工作过程作出说明：
首先，利用智能移动终端的图像采集模块1获取外部的图像，并存储到图像存储模块2中备选；
其次，图像提取模块3提取到图像存储模块2中的备选图像后，则将备选图像发送给图像类型识别模块4对备选图像的类型作出识别判断：当判断备选图像为动态图像时，则发送给图像类型转换模块5，由图像类型转换模块5将动态图像转换为静态图像，并交由图像预处理模块6；当判断备选图像为静态图像时，则直接将静态图像发送给图像预处理模块6；
图像预处理模块6根据需要，过滤掉静态图像中的噪声，以提高嵌入速度，或者添加噪声到静态图像中，以提高嵌入秘密信息的载体图像复杂度，增强秘密信息的隐蔽性；
经图像预处理模块6处理后的静态图像作为秘密信息的载体图像，并由嵌密模块7将秘密信息嵌入到载体图像中，从而得到载密图像；
然后，由图像发送模块8将载密图像发送出去；载密图像的接收方则根据预先已知的解密秘钥提取载密图像中的秘密信息，从而完成图像隐写过程。
另外，为了解嵌密模块7嵌入秘密信息的方法的隐写性能，即不可感知性能，本实施例将该嵌入秘密信息的方法与传统的图像最低有效位(LSB)隐写方法、最小直方图失真(LHA)隐写方法进行了仿真实验；同时以评估隐写方法性能的相对熵(hmod)和直方图绝对差(D(P||Q)作为比较参数，对上述三种隐写方法性能作了比较。其中，需要嵌入的秘密信息S选择使用随机生成的英文文本，容量为能实现对载体图像C的100％满嵌入；载体图像C分别选择四幅大小为512×512的灰度自然图像，如图2所示；三种隐写方法的相对熵和直方图绝对差情况详见表1。
表1三种隐写方法的统计不可感知性能比较
从表1中可以看出，相对传统的LSB隐写方法和LHA隐写方法，本发明中嵌密模块7使用的隐写方法拥有最低的直方图绝对差(D(P||Q)和相对熵(hmod)，使载体图像与秘密信息的噪声分布最接近，隐写前后的图像差异程度最低。这表明，相对于传统的LSB隐写方法和LHA隐写方法，本发明中的隐写方法具有更好的隐写性能，更能将秘密信息很好的隐写到载体图像中。