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体积 2018年 |文章的ID 4847098 | https://doi.org/10.1155/2018/4847098

Gandharba情郎, 数字图像隐写术对RS分析和使用Eight-Directional PVD PDH分析”,多媒体的发展, 卷。2018年, 文章的ID4847098, 13 页面, 2018年 https://doi.org/10.1155/2018/4847098

数字图像隐写术对RS分析和使用Eight-Directional PVD PDH分析

学术编辑器:马丁Reisslein
收到了 2017年6月16日
修改后的 2017年8月19日
接受 07年9月2017年
发表 2018年9月26日

文摘

最低有效位(LSB)替代技术检测到RS分析和传统的像素值差分(PVD)方法检测到像素差分直方图(PDH)分析。PVD隐写术可以逃离PDH分析通过使用多个方向的边缘。本文提出了一种隐写术技术利用8个方向的边缘也使用LSB替换抵抗RS分析和PDH分析。对于每一个3×3像素块中央像素嵌入数据修改的3或4位LSB替换技术。那么这个中央像素的新值是用来计算8与八个相邻像素差值。这八个差值是用来隐藏数据。有两种类型,两个不同的范围表。1型使用3位修改表1 LSB替换和范围。2型使用4位修改LSB替换表2和范围。1型和2型1和变种2也被称为变种,分别。 Type 1 possesses higher PSNR and type 2 possesses higher hiding capacity.

1。介绍

LSB替换是一个最简单的和众所周知的方法进行数据隐藏。这个简单的技术是探测到RS分析。吴和蔡1)暴露的边缘区域在图像可以隐藏更多的数据量而平滑的区域。基于这一原则,他们提出了像素值差分(PVD)隐写术。图像应该划分为不同的模块,每个尺寸1×2像素。一块两个像素之间的差值计算,通过添加数据更改为一个新值。块大小的PVD技术2×2提出了提高嵌入容量(2,3]。块大小2×2,在三个方向被认为是边缘。Chang和曾4]的值2、3和4相邻像素,计算像素值差异。但是他们没有解决(FIEP)的误差问题。杨et al。5)计算品种4像素块的像素值差异数据隐藏。香港et al。6)使用钻石与像素值差分编码,达到更好的PSNR值。LSB替换技术提供较高的嵌入容量,但PVD技术提供更高的细微。因此PVD和LSB技术相结合获得较大的隐藏容量和更好的细微7,8]。陈(9)提出了PVD速记式加密使用两个参考表随机数据嵌入。Khodaei和法耶兹(可并10)提出了一种混合方法结合LSB替换和PVD 1×3像素块。这是进一步扩展为2×2块大小(11)来实现更好的性能。基于像素值差异适应LSB替换已经完成(12,13]。

传统的PVD速记式加密技术遵循静态表范围。由于一些不受欢迎的步骤介绍了像素差异隐藏图像的直方图。这一步可以避免影响通过应用两个技巧,(i)利用多个方向的边缘,并使用自适应范围表(ii)。罗等。14)也提出了一种自适应PVD隐写术three-pixel块,与步骤不受影响。斯温(15)提出了两种自适应PVD隐写术的技术使用垂直,水平,和对角线边缘,不遭受步骤的影响。第一个技术使用像素大小2×2块和第二技术使用像素块大小为3×3。在一般情况下,自适应图像隐写术方案具有更低的隐藏容量。边缘可以预测一些预测功能和隐藏容量取决于这种预测。如果我们藏在光滑区域变形将会更多。基于边缘地区的复杂程度,自适应嵌入可以应用(16]。这样的能力可以增加,可以减少检测的机会。Balasubramanian et al。17PVD计划公布3×3大小的像素块,达到更高的隐藏容量。防止检测像素差分直方图(PDH)分析、多方向的边缘一直在利用(18]。Darabkh et al。19)提出了PVD隐写术利用从吴eight-directional PVD的扩展和蔡最初的周围性血管疾病。PVD速记式加密技术是吴的扩展和蔡的PVD方法应由PDH验证分析。Gulve和乔希20.]PVD使用LSB six-pixel块来实现较高的嵌入容量。在六个像素LSB替换应用之一。然后五个差异计算和基于这些差异PVD方法应用。

小张和小王21)提出了利用改性方向(EMD)隐写术。的主要目标是一群秘密位被转换为一个数字(2 n + 1)必要符号系统,其中n是像素块的大小。这个秘密数字可能隐藏在像素块通过添加±1到只有一个像素。在这个技术隐藏能力不是很好。金(22)使用基向量和EMD先进技术 )必要符号系统,其中n和x是用户定义的值。沈和黄23)的隐藏能力自适应块用PVD EMD达到更高的隐藏容量和更好的PSNR。阮et al。24)使用多个飞机和像素块复杂性度量执行的自适应嵌入。在这种方法中更多的比特数是隐藏在高变形区域比低纹理区域。在[25]速记式加密算法使用公钥和私钥生成伪随机数字识别嵌入的位置。

提出了一种结合改进的LSB替换和eight-directional PVD 3×3像素块。明智的设计以这样一种方式,它既不能检测到RS分析也不能被探测到PDH分析。此外吴和蔡PVD的原则是不习惯。

2。提出Eight-Directional PVD技术

嵌入算法作用于3×3像素块。数据块是不重叠的方式形成的。让我们表示一个典型的块如图1(一)。中央像素 及其周围的像素 , , , , , , , 在中央像素t LSB替换执行。对于1型,t值是3和表是表范围1。2型,t值是4和表是表范围2


范围 = = = = = =

能力 3 3 3 3 4 4


= = = = = =

能力 3 3 4 5 6 6

执行后t比特LSB替换 ,隐藏值 假设t LSB位的整数(十进制)值 和t LSB位的整数(十进制)值 现在发现偏差,dev = - - - - - - 此外计算修改后的值 就像在 使用这个修改后的值 ,八个差值计算 ,i = 1到8的 不同的值 属于6范围之一。假设下界来标示 和隐藏身份 的范围 类似的 , , , , , , 是下界和 , , , , , , 隐藏的能力范围吗 , , , , , , ,分别。

现在 , , , , , , , 比特的数据分别转换为十进制值 , , , , , , , ,分别。

i = 1到8,计算新的差异值 使用 i = 1到8的新值 在计算 现在的两个新值 ,选择一个值 使用 因此,隐藏像素块隐藏t后, , , , , , , , 以像素为单位的数据 , , , , , , , , ,分别如图1 (b)

提取算法作用于3×3像素块嵌入算法。数据块是不重叠的方式形成的。一个典型的隐藏块图表示1 (b)。检索的t lsb i = 1到8,发现八个不同值 每一个 属于范围内的嵌入容量 和下界 i = 1到8日发现的十进制值嵌入秘密流使用 现在转换 , , , , , , , , , , , , , , 二进制位,分别。

萃取过程的正确性由下列数学是合理的讨论。这就意味着如何(8)来自(7)描述如下。

根据(7),

从(6), ,如果 。否则 所以, 可以被定义为在吗 从(4)和(5), = - - - - - - = + ,分别。用这些值的 在(9),(10)。 方程(10)可以简化为 从(3), + 替换 在右手边的11),(12)。 从(12),它可以得出结论 + = 。这只不过是(8提取过程中使用)。因此正确的(8)是有道理的。

3所示。例子的嵌入和提取

2代表一个例子1型和t = 3的嵌入拟议的技术。这是自解释的。要理解这个例子可以从左到右和从上到下遍历。

3代表一个例子1型和t = 3的提取提出的技术。这是自解释的。要理解这个例子可以从左到右和从上到下遍历。

4所示。结果与讨论

嵌入和提取算法在MATLAB模拟。标准RGB彩色图像从SIPI图像数据库用于测试。R, G, B组件(每8位)的一个像素被视为一个单元。八平均结果讨论和示例图像。图4显示了原始图像,图5显示隐藏的图像类型1和图6显示隐藏的图像2型。这些隐藏图像的七个卢比(700000)的数据是隐藏的。评价参数(i)隐藏容量;(2)比特率(BPB);(3)PSNR和质量指数(Q)。隐藏容量的比特总数是一个图像可以隐藏。位/字节(BPB)显示隐藏容量平均原始图像的每一个字节。方程(13)是用来计算摄影领域。 测量失真在隐藏图像的PSNR。方程(14)用于计算它。 MSE表示的均方误差和可以计算使用吗 在哪里 封面图片的像素 是相应的隐藏像素。

质量指数(Q)是另一个参数来衡量结构的原始图像和隐藏图像之间的相似性。方程(16)用于计算。问的最大值可以是1,如果原始图像,p,和隐藏图像,Q,是相同的。 在哪里 代表的意思是原始图像的像素值, 代表隐藏图像的平均像素值, 代表原始图像的像素值的标准偏差, 代表隐藏图像的像素值的标准偏差 是原始图像和隐藏图像之间的协方差。方程(17),(18),(19),(20.)和(21)是用来计算这些值。

3指出seven-way PVD的结果(18是吴的扩展和蔡的(1)技术。表4指出结果Khodaei和法耶兹的技术可并10)和表5提出技术的结果。拟议的技术的PSNR和能力(类型1和类型2)比seven-way周围性血管疾病。比特率和Q也更好。尽管Khodaei相比,法耶兹的方法PSNR可并不是改善,但隐藏能力提高。主要优势Khodaei和法耶兹的技术是可并提出技术是抗PDH分析,但Khodaei和法耶兹PDH技术可检测的可并分析。这是通过利用8个方向的边缘。


图像512×512×3 Seven-way PVD (18] Seven-way +单向PVD (18]
PSNR值 能力 摄影领域 PSNR值 能力 摄影领域

42.37 1795551 0.9996 2.28 42.40 1803635 0.9996 2.29
房子 38.97 1972223 0.9986 2.50 38.98 1977403 0.9986 2.51
37.89 1972086 0.9988 2.50 37.91 1991005 0.9988 2.53
飞机 42.09 1906254 0.9989 2.42 41.98 1909595 0.9989 2.42
辣椒 40.42 1778072 0.9993 2.26 40.20 1806166 0.9992 2.29
蒂芙尼 41.23 1400756 0.9986 1.78 41.30 1450799 0.9986 1.84
狒狒 33.79 2226806 0.9957 2.83 33.77 2243218 0.9957 2.85
丽娜 41.73 1896662 0.9993 2.41 41.73 1901149 0.9993 2.41
平均 39.81 1868551 0.9986 2.37 39.78 1885371 0.9985 2.39


图像512×512×3 1型(Khodaei和法耶兹,可并10] 2型(Khodaei和法耶兹,可并10]
PSNR值 能力 摄影领域 PSNR值 能力 摄影领域

41.21 2366001 0.9995 3.00 37.83 2387494 0.9990 3.03
房子 39.16 2387183 0.9986 3.03 38.75 2470824 0.9985 3.14
40.05 2391994 0.9993 3.04 37.49 2504613 0.9987 3.18
飞机 40.89 2374048 0.9986 3.01 40.64 2418419 0.9985 3.07
辣椒 39.32 2372858 0.9991 3.01 37.91 2435223 0.9987 3.09
蒂芙尼 39.73 2372396 0.9980 3.01 40.25 2416944 0.9982 3.07
狒狒 37.77 2443361 0.9982 3.10 34.49 2662080 0.9963 3.38
丽娜 42.78 2375248 0.9995 3.02 41.25 2434603 0.9993 3.09
平均 40.11 2385386 0.9988 3.03 38.57 2466275 0.9984 3.13


图像512×512×3 提出1型(t = 3,表1) 提出2型(t = 4,表2)
PSNR值 能力 摄影领域 PSNR值 能力 摄影领域

41.15 2354240 0.9996 2.99 37.11 2475977 0.9988 3.15
房子 39.69 2358575 0.9988 3.00 38.39 2625804 0.9984 3.34
37.25 2364685 0.9987 3.01 34.08 2659795 0.9973 3.38
飞机 42.21 2356828 0.9989 3.00 40.38 2538801 0.9985 3.23
辣椒 37.81 2356645 0.9988 3.00 34.69 2544392 0.9975 3.24
蒂芙尼 41.46 2353505 0.9987 2.99 40.53 2511139 0.9984 3.19
狒狒 34.26 2392573 0.9961 3.04 32.09 2939376 0.9937 3.74
丽娜 42.62 2353892 0.9995 2.99 40.48 2533551 0.9992 3.22
平均 39.55 2361368 0.9986 3.00 37.22 2603604 0.9977 3.31

现在让我们观察的结果提出技术和比较1型和2型。我们可以观察到的能力更高类型2比1型。这是因为4 lsb替换2型的中央像素;即。,the t value is 4. On the other hand the PSNR of type 1 is better than that of type 2.

6代表的比较提出的技术与自适应PVD技术(26)和混合动力技术(27,28]。比较参数平均PSNR值和平均隐藏容量值。适应PVD技术的两个变量具有较小的隐藏能力而提出eight-directional周围性血管疾病。的隐藏能力适应周围性血管疾病(26是很少的,所以PSNR值较大。混合动力技术提出了(27是周围性血管疾病、LSB和EMD。提出技术的隐藏容量大于所有的四个变量混合动力技术提出了(27]。该技术在28使用与改进的LSB PVD (MLSB)替换。这种技术(1型)的结果都一样的结果提出技术(1型)。同样,这项技术(2型)的结果都一样的结果提出技术(2型)。


技术 PSNR值 能力 在隐藏图像隐藏的数据量来计算PSNR

2×3适应周围性血管疾病(26] 50.93 1445645 一辆和四万(140000)位
3×2自适应周围性血管疾病(26] 50.93 1435623

3 PVD + 3 LSB + EMD, 1型(27] 41.07 1686041 七个卢比(700000)位
3 PVD + 3 LSB + EMD,类型2 (27] 38.95 1798834
7 PVD + 3 LSB + EMD, 1型(27] 40.28 1710888
7 PVD + 3 LSB + EMD, 2型(27] 37.26 1823282

提出eight-directional PVD, 1型 39.55 2361368 七个卢比(700000)位
提出eight-directional PVD、2型 37.22 2603604

Five-directional PVD + MLSB 1型(28] 37.62 2399853 8卢比,四万(840000)位
Five-directional PVD + MLSB 2型(28] 36.23 2514038
Eight-directional PVD + MLSB 1型(28] 37.49 2394086
Eight-directional PVD + MLSB 2型(28] 35.60 2603604

5。安全分析

LSB替换技术受到RS分析和PVD技术受到PDH分析。该技术使用改进的LSB替换和周围性血管疾病的概念,所以它必须由RS分析和PDH分析分析。

PDH执行分析通过计算每一对像素之间的差值。一对由连续两个像素。这种差异值将从-255 + 255包括0。每一个不同的频率值。图形绘制,像素差值对轴和频率轴。获得的曲线称为PDH。PDH原始图像的平滑曲线。如果隐藏的PDH形象也是一个光滑曲线则没有发现隐写术。如果隐藏图像显示的PDH步骤的影响,然后确定隐写术。

7PDH的分析类型1和图吗8PDH分析2型的技术。分析是进行所有八个测试图像。为每个图像PDH的原始图像由实线表示的PDH隐藏图像是用虚线表示。步的实线曲线将免费显然影响的原始图像。虚线曲线在所有16例不显示任何步骤的影响。这证明该技术是抗PDH分析。

RS分析是基于统计的措施。它是在下列的方式完成的。定义一个函数1:2 n2 n + 1。它定义了两个转换,(我)从价值2 n值2 (n + 1)和(2)从价值2 n + 1到2 n的值。类似地,定义另一个函数F−1:2 n2 n 1。它定义了其他两个转换,(我)从价值2 n值2 n - 1)和(2)从价值2 n - 1到2 n的值。M说,图像分为若干块大小相等。假设这样一个块G的像素 。然后使用函数f ( = 测量g .然后应用F的平滑1所有的块的M和定义两个参数 在(22)和(23)。同样,应用 所有的块的M和定义两个参数 在(24)和(25)。

RS分析是由使用这四个参数。如果条件 > 是真的,那么RS分析未能检测隐写术的技术。但如果条件 - - - - - - > - - - - - - 是真的,那么RS分析成功地探测隐写术的技术。

9代表提出RS分析技术。数据9(一个)9 (b)RS分析站在莉娜和狒狒图像,分别1型。同样,数据9 (c)9 (d)RS分析站在莉娜和狒狒图像,分别2型。在所有的四个条件 > 是真的,我们可以得出这样的结论:RS分析不能检测提出的技术。莉娜图像更平滑区域和狒狒图像边缘地区;剩下的六个图片都在这两个平滑。这足以得出结论是基于这两个图像。

6。结论

传统的PVD速记式加密技术遵循静态表范围。由于一些不受欢迎的步骤介绍了像素差异隐藏图像的直方图。这一步通过利用边缘效应可以避免在八个不同的方向。提出了一种隐写术技术使用LSB替换和eight-directional PVD的明智的组合。LSB替换执行只有在一个像素的九个像素在一块,所以RS分析无法检测它。通过使用多个方向的边缘PDH分析无法检测它。存在两种类型的拟议的技术,对两种不同的量化表。1型提供了更高的PSNR值和2型提供了更高的隐藏容量。提出了技术性能更好的隐藏容量和PSNR值比其他竞争PVD技术。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

引用

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