一种传输质量可控的图像自隐藏方法
【专利摘要】本发明一种传输质量可控的图像自隐藏方法，采用大压缩比压缩的方法提取出反映待传输图像质量特征的控制数据，使用控制数据恢复的图像和原始待传输图像获得原始待传输图像的低质量版本图像，将控制数据通过信息隐藏到低质量版本图像进行传输。传输过程中的图像是原始待传输图像的低质量版本，并且非原始图像，具有不怕截获的特点，增加了图像传输的安全性，合法接收端可以通过隐藏的控制数据高保真的恢复出原始图像。
【专利说明】一种传输质量可控的图像自隐藏方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种图像通信的方法，特别涉及一种在图像中隐藏自身数据并在接收端恢复图像的方法，属于通信(如数据通信技术等)领域。
【背景技术】
[0002]遥感卫星、空间探测器等航天器产生的遥感图像是国家的重要信息，在各行各业具有广泛应用，遥感图像的安全传输是事关国家安全的重要问题。遥感图像在传输过程容易被截获者截获，造成相关信息的泄漏。与此同时，传统的加密方法在现代高性能的计算能力下显得越来越脆弱，解决遥感图像的安全传输问题就尤为重要。将需要传输的图像转换成低质量版本，既不是加密后的无意义码流也不是原始图像，截获者即使截获到图像，也是待传输图像的低质量版本，达到了迷惑截获者的目的，同时避免了重要信息的泄漏，而合法接受者可以在接收端恢复出高质量的原始图像，达到了图像安全传输的目的。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是:克服现有图像传输技术存在的安全隐患，提供一种传输质量可控的图像自隐藏方法，将传输过程中的图像转换为低质量图像，将能恢复高质量图像的信息隐藏到低质量图像中，低质量图像即使被截获者截获也不会泄漏重要信息，达到对图像真实质量的“隐藏”，起到迷惑截获者的目的，而合法用户在接收端可以无损或高保真恢复原图像，为图像安全传输提供一种新手段。
[0004]本发明的技术方案是:一种传输质量可控的图像自隐藏方法，步骤如下:
[0005]I)对图像A进行信息提取，得到反映图像质量特征的控制数据C，所述控制数据C的数据量为图像A的N分之一，N大于或等于128 ；
[0006]2)对控制数据C进行信息恢复，得到恢复的图像B，将图像A与图像B相减，得到低质量图像E ;
[0007]3)将控制数据C进行加密得到加密数据Cl，并和低质量图像E同时传输，得到传输数据D ；
[0008]4)接收端对收到的传输数据D进行信息分离，提取出恢复的差值图像E以及恢复的数据Cl ；
[0009]5)对恢复的数据Cl进行解密和信息恢复，得到恢复后的图像B ；
[0010]6)将恢复后图像B与恢复的差值图像E相加，得到恢复的图像A。
[0011]所述步骤I)中所述的特征信息提取方法可以是如下方法之一:
[0012]11)对图像A采用缩小的方法压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉= 128 ；
[0013]12)对图像A采用JPEG压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉= 128 ；
[0014]13)对图像A采用JPEG2000压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉= 128。
[0015]所述步骤3)中的控制数据C和差值图像E同时传输的方法是如下方法之一:
[0016]31)将控制数据C隐藏到差值图像E中，形成含密图像进行传输；
[0017]32)将控制数据C级联到差值图像E之后一同传输；
[0018]33)将控制数据C与差值图像E同时分别传输。
[0019]所述步骤4)中分离传输数据D得到恢复图像E以及恢复的数据C的方法为:
[0020]41)当采用步骤31)的方法传输时，接收端采用对应信息隐藏的方法对传输数据D进行提取；
[0021]42)若采用步骤32)的方法传输时，接收端对传输数据D直接分割提取；
[0022]43)若采用步骤33)的方法传输时，接收端对传输数据D同时分别提取。
[0023]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0024](I)本发明通过自隐藏的方法传输原图像的低质量版本图像，在接收端可以通过提取隐藏的信息恢复出高质量的图像，本发明具有不怕截获的优点。
[0025](2)本发明通过压缩比可以控制传输过程中低质量版本图像的质量。
[0026](3)本发明是一种把自身信息隐藏在图像自身的“自隐藏”的方法，避免了传统信息隐藏算法需要其他载体的问题。
[0027](4)本发明通过大大减小特征数据量，实现了信息隐藏后，图像载体的高保真恢复。
[0028](5)本发明相对于传统图像加密方法有本质不同，通过图像不加密的方法实现了图像的“加密”，当然也不需要复杂的图像加密计算，因此实现上更为容易，安全性、隐蔽性、实用性更强。
[0029](6)本发明相对于传统加密方法传输的是有意义的图像，而不是常规图像加密之后的加密数据流，避免引起他人的注意。
[0030](7)本发明通过传输图像的质量控制，达到了“有意暴露”传输图像部分信息的目的，而只有自己(合法用户)才能从部分信息中恢复全部图像信息。而他人(非法用户)不能从部分信息中恢复全部图像信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为测试图像Lena ；
[0032]图2为测试图像Lena经JPEG2000压缩128倍的低质量图像；
[0033]图3为测试图像Lena经JPEG2000压缩256倍的低质量图像；
[0034]图4为测试图像Baboon ；
[0035]图5为测试图像Baboon经JPEG2000压缩128倍的低质量图像；
[0036]图6为测试图像Baboon经JPEG2000压缩256倍的低质量图像；
[0037]图7为测试图像Airplane ；
[0038]图8为测试图像Airplane经JPEG2000压缩512倍的低质量图像；
[0039]图9为测试图像Boat ；
[0040]图10为测试图像Boat经JPEG2000压缩512倍的低质量图像；
[0041]图11为测试图像bridge ；
[0042]图12为测试图像bridge经JPEG2000压缩512倍的低质量图像；
[0043]图13为本发明方法流程图。
【具体实施方式】
[0044]如图13所示，本发明一种传输质量可控的图像自隐藏方法，具体步骤如下:
[0045]I)采用如下三种方法之一对图像A进行信息提取:
[0046]11)对图像A采用缩小的方法压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉= 128 ；
[0047]12)对图像A采用JPEG压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉= 128 ；
[0048]13)对图像A采用JPEG2000压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉= 128。
[0049]得到反映图像质量特征的控制数据C，所述控制数据C的数据量为图像A的N分之一，N大于或等于128 ；
[0050]2)对控制数据C进行信息恢复，得到恢复的图像B，将图像A与图像B相减，得到低质量图像E ;所述信息恢复的方法可以采用直接解压缩的方法。
[0051]3)将控制数据C进行加密得到加密数据Cl，并选用如下方法之一将加密数据Cl和低质量图像E同时传输，得到传输数据D ；:
[0052]31)将控制数据C隐藏到差值图像E中，形成含密图像进行传输；
[0053]32)将控制数据C级联到差值图像E之后一同传输；
[0054]33)将控制数据C与差值图像E同时分别传输。
[0055]4)接收端采用如下三种方式对收到的传输数据D进行信息分离，提取出恢复的差值图像E以及恢复的数据Cl ；
[0056]41)当采用步骤31)的方法传输时，接收端采用对应信息隐藏的方法对传输数据D进行提取；
[0057]42)若采用步骤32)的方法传输时，接收端对传输数据D直接分割提取；
[0058]43)若采用步骤33)的方法传输时，接收端对传输数据D同时分别提取
[0059]5)对恢复的数据Cl进行解密和信息恢复，得到恢复后的图像B ；
[0060]6)将恢复后图像B与恢复的差值图像E相加，得到恢复的图像A。
[0061]为了验证本文提出的算法的性能，实验采用了多幅大小为512X512的8比特灰度图像进行了仿真。
[0062]这里给出采用本发明方法仿真标准测试图像Lena和Baboon等图像测试。将大小512X512的图像进行多种压缩比的压缩，得到压缩后恢复图像，然后用原图像减去压缩后图像获得的差值图像作为低质量图像进行传输，实现了传输质量可控的图像自隐藏传输。
[0063]接收端根据低质量图像可以完全恢复原图像。由于恢复的图像与原图像一样，因此以下没有给出恢复图像。
[0064]实施例1
[0065]将图像512X512的Lena进行多种压缩比的压缩，得到压缩图像，然后用原始图像减压缩图像获取差值图像作为低质量图像传输，接收端根据低质量图像可以完全恢复原图像。由于恢复的Lena图像与原Lena图像(图1) 一样，因此以下没有给出Lena的恢复图像。测试结果如图1-图3所示，传输图像(传输数据D)可以是如图2的低质量图像也可以是如图3的低质量图像，实现了传输质量可控的图像自隐藏传输。
[0066]实施例2
[0067]将图像512X512的Baboon进行多种压缩比的压缩，得到压缩图像，然后用原图像减去压缩恢复图像，获得低质量图像。测试结果如图4-图6所示，传输图像(传输数据D)可以是如图5的低质量图像，也可以是如图6的低质量图像，实现了传输质量可控的图像自隐藏传输。
[0068]实施例3
[0069]如图7-图8所示，Airplane图像的传输图像(传输数据D)可以是如图8的低质量图像。
[0070]实施例4
[0071]如图9-图10所示，Boat图像的传输图像(传输数据D)可以是如图10的低质量图像。
[0072]实施例5
[0073]如图11-图12所示，Bridge图像的传输图像(传输数据D)可以是如图12的低质量图像。
[0074]本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
【权利要求】
1.一种传输质量可控的图像自隐藏方法，其特征在于步骤如下: 1)对图像A进行信息提取，得到反映图像质量特征的控制数据C，所述控制数据C的数据量为图像A的N分之一，N大于或等于128 ； 2)对控制数据C进行信息恢复，得到恢复的图像B，将图像A与图像B相减，得到低质量图像E ； 3)将控制数据C进行加密得到加密数据Cl，并和低质量图像E同时传输，得到传输数据D ； 4)接收端对收到的传输数据D进行信息分离，提取出恢复的差值图像E以及恢复的数据Cl ； 5)对恢复的数据Cl进行解密和信息恢复，得到恢复后的图像B; 6)将恢复后图像B与恢复的差值图像E相加，得到恢复的图像A。
2.根据权利要求1所述的一种传输质量可控的图像自隐藏方法，其特征在于:所述步骤I)中所述的特征信息提取方法可以是如下方法之一: 11)对图像A采用缩小的方法压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉=128 ； 12)对图像A采用JPEG压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉=128 ； 13)对图像A采用JPEG2000压缩，数据量减小至原来的1/N，N〉=128。
3.根据权利要求1所述的一种传输质量可控的图像自隐藏方法，其特征在于:所述步骤3)中的控制数据C和差值图像E同时传输的方法是如下方法之一: 31)将控制数据C隐藏到差值图像E中，形成含密图像进行传输； 32)将控制数据C级联到差值图像E之后一同传输； 33)将控制数据C与差值图像E同时分别传输。
4.根据权利要求3所述的一种传输质量可控的图像自隐藏方法，其特征在于:所述步骤4)中分离传输数据D得到恢复图像E以及恢复的数据C的方法为: 41)当采用步骤31)的方法传输时，接收端采用对应信息隐藏的方法对传输数据D进行提取； 42)若采用步骤32)的方法传输时，接收端对传输数据D直接分割提取； 43)若采用步骤33)的方法传输时，接收端对传输数据D同时分别提取。
【文档编号】H04N19/467GK104079938SQ201410299789
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】周诠, 方海, 张怡, 李小军, 黎军, 呼延烺, 李静玲 申请人:西安空间无线电技术研究所