一种编码分组的可逆信息隐藏方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及图像处理和信息安全领域，具体是一种编码分组的可逆信息隐藏方 法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着计算机网络的普及，信息安全问题越来越突出。加密作为传统的信息 安全手段，如果加密信息在存储和传输过程中被攻击者截获，加密后的密文会引起攻击者 的注意。信息隐藏作为保证信息安全的一种方法，通过信息隐藏，存储和传输的是隐藏秘密 信息后的载密信息，载密信息与一般信息一样，不会引攻击者的注意。可逆信息隐藏成为近 年的研究热点，在军事和医疗等信息安全保护中具有重要的应用价值。
[0003]可逆信息隐藏是接收方收到载密信息后，在载密信息中提取秘密信息并能无损的 恢复出原始的载体信息。已有的可逆信息隐藏方法包括基于无损压缩方法、基于差分扩展 方法和基于直方图偏移方法。基于无损压缩方法是将图像中的部分信息通过无损压缩算法 压缩，得到隐藏空间隐藏秘密信息，提取秘密信息后对压缩信息解压恢复出原始图像。基于 差分扩展方法中，两个相邻像素为1组隐藏1位秘密信息，修改相邻两个像素使他们差值与2 的模等于秘密信息，差值与2的商为原来两个像素的差值;恢复时先计算两个相邻像素的差 值，用差值恢复秘密信息，修改两个像素使他们的差等于运个差值，实现图像的恢复。直方 图偏移方法中，统计载体图像的直方图，找出直方图中峰值点和最小值点，在峰值点对应像 素中隐藏信息，修改图像中最小值点与峰值点之间像素的值，使他们的值不等于像素隐藏 信息后的值;恢复时先根据记录的峰值提取秘密信息，再改变像素值介于峰值和最小值之 间的像素，实现载体图像的恢复。在现有的几类可逆信息隐藏方法中，基于直方图的可逆信 息隐藏算法应用较多，但运些算法隐藏容量都不大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种编码分组的可逆信息隐藏方法，通过对二进制隐藏信 息进行编码分组，得到十进制编码组，将十进制编码隐藏在载体序列中，还设定一待隐藏 值，在载体序列中选择与该隐藏值相等的元素用于隐藏编码组，将频数较大的编码组隐藏 在较少载体中，提高隐藏容量，并修改与该隐藏值不相等的元素，实现可逆信息隐藏。
[000引实现本发明目的的技术方案是：
[0006] -种编码分组的可逆信息隐藏方法，包括如下步骤：
[0007] 1、对隐藏信息进行编码分组，将二进制隐藏信息转换成十进制编码，对十进制编 码两两分组；
[0008]具体是将二进制隐藏信息比特流中化it作为一个单位转换为1位十进制的数字， 若二进制隐藏信息的个数为奇数，则最后一位单独转成十进制数字;设转换后的隐藏信息 十进制数字编码为C= ，C2，C3，…，Cm}，则有0含Cl含3，将C两两进行分组，若m为奇数，则在 C中增加一个编码Cm+l，且使Cm+l=Cm,Cm+l与Cm构成一编码组;为了准确提取隐藏信息，设置标 记信息flag,判断是否增加编码，若增加编码Cm+I，fIag=I，否则fIag=O,将flag作为密钥 发送给接收方，接收方可根据flag的取值确定嵌入是否增加额外的编码，准确提取隐藏信 息；设（Ck-I，C2k) ( 杉^ )为待隐藏编码组，由于0 <Ci。，则（C2k-1，C2k)有16种组合，分 别为(〇,〇)、(〇, 1)、(〇,2)、(0,3)、（1，0)、（1，1)、（1，2)、（1，3)、（2,0)、（2,1)、（2,2)、（2,3)、 (3,0)、（3，1)、（3,2)、（3,3)。
[0009] 2、对两两分组的十进制编码进行可逆信息隐藏；
[0010] 设隐藏载体信息一维序列为S，设定一待隐藏值K，在载体序列中求出所有值为K的 元素并记录元素下标信息，设值为K的元素序列为L=Ul,b，l3,…，InK将隐藏信息编码组 (C2k-i，C2k)隐藏在L中，由于隐藏时可能需要对L中元素力日1或减1，设置一变量sig，当K含0 时，Sig=I,否则Sig= -I，li+sig为修改后的值;设隐藏后的元素为Ti,根据(；C2k-i，C2k)取值 情况确定隐藏方法。
[0011] 具体如下；
[0012] (1)(0,0)的隐藏
[001引从帥取Ii，Iw，Ii+褲续3个元素作为载体信息，隐藏方法如下：
[0014]l，i+j=li+j(0<j<2)
[0015] (0,0)对应含密信息组为化，K，K)，下一组编码从li+3开始隐藏；
[0016] (2)(1，1)、（2,2)和(3,3)的隐藏
[0017] 从帥取Ii，Iw，Iw，Ii+褲续4个值为K的元素作为载体，隐藏方法如下：
[00W /的.=护， 八如-!((化3)
[0019] 隐藏后编码组与信息组的对应关系为：
[0020] (1，1)对应含密信息组为化+31邑，1(，1(，1〇;
[0021] (2,2)对应含密信息组为化，K+sig，K，K)，
[0022] (3，3)对应含密信息组为化，K，K+sig，K)，下一组编码从li+4开始隐藏；
[0023] (3)其他编码组的隐藏
[0024] 设m=max(C2k-i，C2k)，从L中取Ii，li+j，…，li+m+痛续m+2个元素作为载体信息，其中li+m+l为标志位，通过1'1姻+1确定C2k-1和C化的大小关系，令. ""SA-1 ，隐 Li脚+1+S培 C巧-l<C2k 藏方法如下：
[0025] 4,=护八佔'(2叫(〇卿）
[0026]隐藏后编码组与信息组的对应关系为：
[0027] (0，1)对应含密信息组为化+31邑，1(+31邑，1(+31邑）；
[002引（1，0)对应含密信息组为化+31邑，1(+31邑，10;
[0029] (0,2)对应含密信息组为化+sig，K，K+sig，K+sig);
[0030](2,0)对应含密信息组为化+sig，K，K+sig，K);
[0031] (I，2)对应含密信息组为化，K+sig，K+sig，K+sig);
[0032] (2，1)对应含密信息组为化，K+sig，K+sig，K);
[0033] (0,3)对应含密信息组为化+sig，K，K，K+sig，K+sig);
[0034] (3,0)对应含密信息组为化+sig，K，K，K+sig，K);
[003引（1，3)对应含密信息组为化，K+sig，K，K+sig，K+sig);
[0036] (3，1)对应含密信息组为化，K+sig，K，K+sig，K);
[0037] (2,3)对应含密信息组为化，K，K+sig，K+sig，K+sig);
[003引 （3,2)对应含密信息组为化，K，K+sig，K+sig，K);
[0039]下一组编码从li+m+2开始隐藏。
[0040]从上可得到编码组与隐藏载体的一一对应关系，按需要载体数从小到大进行排 序，当载体数相同时按修改载体信息量从小到大排序，排序后的对应关系如下：
[0041] (〇,〇)'化，1(，1〇(在3个载体数据隐藏4位信息并且不修改原始载体信息）；
[0042] (1，0)'化+31旨，1(+31旨，1〇(在3个载体数据隐藏4位信息修改2个原始载体信息）；
[0043] (0，l)f化+sig，K+sig，K+sig)(在3个载体数据隐藏4位信息修改3个原始载体信 息)； (1, 1)/ (A"-hv/V,K,K,Kr
[0044] (2,巧/换.《+礙，&巧在4个载体数据隐藏4位信息修改1个原始载体信 0，巧f(K，K，化Sig,K)一 息)； (1,())/(K+sig,K,A+.s/V, /0-1
[004引 在4个载体数据隐藏4位信息修改2个原始载体 (2，1)/烤，齡磅，化嘛，荷J f目息）； (0，2)/' (/a.V如必人-十喊r，人'+略
[0046]- ^|(在4个载体数据隐藏4位信息修改3个原始 (1, 2)/{/<.K+sig,K+sig,K+sig)j 载体信息）； P，0)/ (《+.、皆扳底肝y知巧^
[0047] (3, 1)/(K,K+sig,K,K-rsig,K) 濟5个载体数据隐藏4位信息修改2个原始 (3, 2)/{K,K.K+sig,K+sig,A〇_ 载体信息）； 冷，句f獲，E：+dg，K，区H確，松过致
[0048] (0,刮/ (片."'护片片价-略，。-.V助^ (在5个载体数据隐藏4位信息修改3个 I互，3').f(K，K，K+sig，K十Sig,K+sig). 原始载体信息）；
[0049]隐藏相同位数的信息，若需要的载体信息数量越少，则隐藏容量越大；当载体数量 相同时，载体修改量越小，则对载体图像改变越小。
[0050]为了得到较大的隐藏容量和较好的隐藏效果，统计隐藏信息编码组的频数并按编 码组频数进行排序，设频数降序排列16个编码组为mi，m2,…，mi6,将频数降序排列16个编码 组作为密钥发送给接受方;将编码组进行变换，使频数大编码组隐藏所需的载体信息少，提 高隐藏容量和质量。
[0051]编码组变换及对应载体隐藏后的关系如下：
[0068]通过上述方法将编码组隐藏在L中，若L剩余元素个数小于即寸，则剩余元素不隐藏 信息。编码组隐藏在值为K的元素中得到含有编码组信息序列1/，!/中元素的值为K或K+ Sig,为实现可逆隐藏需对S中值不为K的元素进行修改，使含有隐藏信息的