一种新的信息隐藏方法基于改进bpc隐写术

文摘

位平面复杂分割(bpc)隐写术是有利的在其容量和细微。的重要一步bpc隐写术是如何定位嘈杂的地区一个封面图片。黑白边界的复杂性,常规的方法是一个简单和容易的方法,但它并不总是有用的,尤其是对于定期模式。运行周期不规则和边境吵闹介绍了解决这一问题。规范克雷编码(公司治理文化)还用于取代纯二进制编码(PBC),因为公司治理文化利用人类视觉系统的特性。结合操作应用于简单的块转换成复杂的。为了反驳bpc隐写式密码解密,改善bpc速记式加密算法采用不同的位平面与不同的复杂性。位平面是越高,复杂性越小。这是证明,改进的bpc隐写术优于bpc隐写术的实验。

1。介绍

隐写术是一种无形的沟通的艺术和科学。它来自希腊为覆盖写作和本质上意味着“隐藏在普通的场景中,”[1]。嵌入容量,安全(细微)和鲁棒性是最重要的三个特性在隐写系统。一般来说,有一个基本信息隐藏的嵌入容量和安全之间的妥协方案。隐写术的方法可以分为两类:原始空间域方法和变换域方法。封面图片转化为频域第一,然后秘密信息嵌入系数的改变了封面图片。辛格et al。2)提出了一种结合两种技术方法。一个是图像增强,另一是基于DFT的图像隐写术。考尔和Kochhar3)提供了基于DCT的图像隐写术的技术。该算法具有良好的不可见性和安全性。三级小波分解是宿主图像和秘密信息隐藏在近似系数的分解图像(4]。stegoimage受到图像处理攻击。阿布et al。5]讨论了一个健壮的算法,它是基于整数Haar小波变换和像素值的差异。他et al。6]给出了隐写术法在contourlet域。最优像素调整过程和遗传算法也使用。阿尔萨和Saalih7]介绍了NSCT域的数据隐藏技术。秘密数据嵌入高频方向的带通contourlet变换。在空间域方法,处理是直接应用于图像像素值。最低有效位(LSB)替换8)是最著名的空间隐写系统。虽然这种方法是简单和容易的,它是在鲁棒性和压缩,如JPEG压缩。Soumi et al。9)提出了一个马赛克基于遗传算法的图像隐写术增强安全性。Mandal和达斯10)提出了一种彩色图像隐写术方法基于像素值差分。机密数据被隐藏在彩色图像中的一个像素的组件。Arora,阿南德(11]给出了方法的图像隐写术使用边缘检测方法。在他们的研究中,发现了RGB图像的边缘通过扫描方法使用33窗口。因为人眼不敏感的微小变化的噪声数据,它将不会注意到当数据在嘈杂的地区被替换为另一个嘈杂的数据。这是位平面复杂分割隐写术(bpc隐写术)(12]。

2。的原则bpc隐写术

bpc隐写术首次提出了川口和伊森13]。的基本原理是,首先封面图片分为“信息区域”和“声。“然后秘密信息隐藏在响,像块封面图片(14]。在LSB技术中,数据是隐藏在最低的位平面。但在bpc技术,数据是隐藏在像素块的所有飞机,从最高的飞机(飞机最重要的一点(MSB)最低的平面(LSB平面),有嘈杂的模式(15]。在bpc,灰色的图像组成的可以分解成一些像素二进制的飞机。例如,,如图1。

例如,是一个位灰度图像;在这里。因此,在那里MSB位平面和吗LSB位平面。每个位平面可以划分为“信息”区域,“声”区域。它简单的地区和不能用于隐藏信息。然而,复杂的噪音如同地区和每个声区域在bpc可以替换为另一个噪音模式。因此,它不会改变图像嵌入后的整体质量。bpc最重要的一步是如何定位的区域在一个正确的封面图片。常规的方法是把封面图片的每个位平面分成小广场二进制像素块。块是嘈杂的地区;这些复杂的黑白模式。经常被定义为一个标准来判断是否块是复杂的(16]: 在哪里在一块的边界总长度,块的行或列,是在0和1之间。如果大于给定的阈值,那么块被认为是复杂的。

3所示。改进的bpc隐写术

黑白边界的复杂性是一个简单和容易的方法来判断是否块是复杂的。但是它并不总是有用的。例如,期刊的街区模式,如棋盘或条纹,被认为是复杂的。这是因为,如图2,和。

但是这些不能用于嵌入数据块;否则封面图片就会明显恶化。有两个新技术来区分复杂块从简单的摘要:运行周期不规则,边界吵闹。

3.1。运行周期不规则

运行周期不规则的行程长度的直方图由黑白像素的行或列。

假设运行的频率像素在黑色或白色是像素序列的长度;然后是用来衡量一个二进制的不规则像素序列: 的价值常归一化和用。

如果块的大小和和是th行和th列一个街区,然后运行周期不规则一块的定义如下: 在哪里 和的所有元素的意思吗。

根据定义,较小的行和列的平均值作为运行周期不规则的价值。见图3行或列,它们都是周期性的。因此,每一个运行周期不规则是0,所以他们很简单,不能用于嵌入。

运行周期的不规则性只有一行或一列。如果块定期在其他方向,将与它无关,如图3。

3.2。边境吵闹

如果数据嵌入在嘈杂的地区的边界和翔实的封面图片的区域块,那么嘈杂的地区将消耗。因此,封面图片将会明显改变。

边境吵闹是基于相邻二进制像素之间的差异序列在一块。同样如果块大小和和是th行和th列一块,那么吵闹一块的定义如下: 在哪里 按位异或,的二进制序列的数量吗, 在哪里,=的方差,=的平均值。

边境的吵闹用于检查是否很多黑白像素边界分布在一块沿水平和垂直方向。

虽然在数据块3(一个)和3 (b)都有大的运行周期不规则 ,他们的边境吵闹分别为0.294和0.048,。所以他们都不复杂,根据边界吵闹和不适合嵌入。

3.3。默认阈值

总之,一个街区被认为是复杂的只有满足下列条件: 在这里,,,阈值。通常情况下,默认的阈值 从上面的方程,可以得出结论,位平面高和阈值比较大。这是因为它将提高明显改变过度嵌入数据高的位平面,并将免费获得足够的位平面嵌入能力低。有一个事实,这些阈值是默认的,并不总是最优的。他们可以根据实际情况调整手动。

3.4。规范灰色编码

通常一个图像的像素值是由纯二进制代码(PBC)表示。规范灰色编码(公司治理文化)17)优于纯二进制代码(PBC)在bpc隐写术,因为中国人民银行会遇到“海明悬崖,”这意味着小像素值的变化将影响许多的价值(13]。公司治理文化充分利用人类视觉系统的特点和工作这个问题。

假设和是th的纯二进制代码和规范的格雷码钻头。的两个码 之间的关系和给出: 在这里意味着异或操作。

它由信息和噪音如同地区二进制图像。信息区域是简单而响,像区域是复杂的。如果机密信息声那么直接嵌入到噪音如同地区封面图片。但是,如果秘密的数据信息,那么它将共轭首先转换成复杂的模式。

3.5。结合操作的二进制图像

结合用于简单的块转化为复杂的。为了提取原始数据嵌入在封面图像,它应该记录哪些块的原始数据是共轭的,哪些不是。这些信息存储在一个共轭映射。它应该嵌入的资源文件块。注意,共轭映射块还应该结合如果他们不够复杂。

如果是一个二进制映像的大小其前景,白色和黑色像素像素是它的背景。和分别代表全白和全黑的模式。现在两个棋盘模式和提出了。特别是,在左上角有一个白色像素位置,是它的补充。在二进制图像黑白像素特别意味着一个逻辑值的1和0。

现在被定义为共轭的满足 结合是最重要的属性 这个属性可以改变信息模式复杂,信息和噪音如同区域可用于嵌入由接合操作。

3.6。统计分析

在细微虽然bpc速记式加密算法是有利的,它将改变位平面块的统计特征的复杂性。因为相邻像素的位平面有很强的相关性高,位平面是越高,相关性越强。隐写式密码解密的方法,提出了由张和王17]。假设以下。 是所有的位平面的复杂度直方图的封面图片,然后呢是一块的复杂性,其阈值是什么。 是复杂度直方图的图像位平面的秘密。如果不是和阈值一样大首先,街区应该由接合。最后是复杂度直方图的机密数据的位平面的封面图片块嵌入,并定义如下: 从(14),它可以得出结论是由三部分组成的复杂性直方图;的光滑连接,但有一个共同的大幅上涨两个相邻直方图,等和。隐写式密码解密的方式显示如下: 定义测量不连续的直方图。如果有明显的峰值大于0的值,那么封面图片将被视为嵌入秘密信息。

为了抵制bpc统计分析,改进bpc隐写算法的基本原理采用了不同的位平面与不同的复杂性,这是越高,复杂性较小。位平面的阈值计算复杂度相同的方式3所示。3(见表2)。

4所示。改进的bpc速记式加密算法

(1)把封面图像和秘密图像从纯二进制代码(PBC)到规范的格雷码(公司治理文化)。(2)计算复杂性的措施,,对于每个块的每个位平面图像和秘密图像。(3)执行接合操作在“简单”或“信息”的秘密图像块。(4)为了反驳统计隐写式密码解密,阈值计算。(5)执行嵌入操作在封面图片嵌入秘密图像。(6)中国人民银行将嵌入的图像从公司治理文化。

5。实验

本文的实验都是用MATLAB 7。块大小是和峰值信噪比(PSNR)和能力是用来评估的质量嵌入后封面图片: 一个像素的值是在原始图像和的值是相同的像素嵌入后,分别。是像素的数量。

能力是指可用于嵌入的比特数。

本文采用三种不同的图像作为样本。图像的大小。

从表1,它可以表明,尽管能力几乎相同的bpc和该方法PSNR值有很大不同。它也可以得出结论,该方法是在PSNR值和能力比现有技术。

如图4,,,是原始图像的直方图,bpc和bpc的改善。

获得的图像的PSNR bpc(图5 (b))和改进的bpc(图5 (c))是45.71 dB和42.86 dB。数据5 (d),5 (e),5 (f)在数据显示图像的部分地区5(一个),5 (b)和5 (c)分别。它可以发现有恶化图像通过bpc(图5 (e)),但不是在图像通过bpc改善(图5 (f))。实验还表明,改进bpc不仅可以嵌入更多的数据也保持图像质量更高。总之,改善bpc优于bpc隐写术。

6。结论

结果表明,最后似乎与该方法嵌入的图像与原始图像相同,定位声地区封面图片更完全。它还表明,本文算法可以抵抗统计分析的方式bpc不能。实验也证明了该方法在PSNR值和能力比现有技术。

本文通过一些参数和阈值实验。如何确定这些值自动在未来需要研究。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究是财政支持的国家自然科学基金的资助中国没有。61473329)和福建省的特殊研究基金会(批准号JK2013062),也支持了中国福建师范大学福清支行(批准号,KY2014028和KY2014029)。

引用

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