文摘

像素值的组合差分(PVD)和最低有效位(LSB)替换给更高的容量和较小的失真。然而,有三个问题需要考虑:(i)脱落边界问题(FOBP),(2)像素差分直方图(PDH)分析,和(3)RS分析。提出了一种隐写术技术在两个变量使用修改后的结合LSB替换和PVD照顾这三个问题。第一个变量作用于2×3像素块和第二技术作用于3×3像素块。在一个块的像素,使用改进的LSB嵌入执行替换。基于像素的新值,与其他相邻像素差值计算。利用这些差异,PVD方法应用。多个方向的边缘是剥削,所以PDH分析无法检测此隐写术。LSB替换是在只有一个像素的块执行的,所以RS分析也不能检测这个隐写术。解决FOBP,合适的方程在嵌入过程中使用。 The experimental results such as bit rate and distortion measure are satisfactory.

1。介绍

最低有效位(LSB)替换是一个非常古老的图像隐写术的方法,在LSB位(1、2、3、4)的像素被秘密数据位取代。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和更改为一个新值通过隐藏数据。块大小2×2的PVD技术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。然而,他们没有解决的错误问题(FIEP)。杨et al。5)计算品种的像素值的差异4像素块数据隐藏。香港et al。6)使用钻石与像素值差分编码,获得较好的峰值信噪比(PSNR)。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替换技术相结合来获得更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。基于像素值差异,适应LSB替换已经完成(10]。Khodaei和法耶兹(可并11)提出了一种混合方法结合LSB替换和PVD 1×3像素块。它是扩展到2×2大小块(12)和2×3块大小(13)来提高性能。

传统的PVD速记式加密技术遵循静态表范围。由于这,像素差分直方图的stego-image变得曲折的。这就是所谓的步骤的效果。这一步的影响可以避免通过应用两个技巧:(i)利用多个方向的边缘和(2)引入自适应范围表。罗等。14)也提出了一个自适应PVD隐写术和三个像素块,效果不受的一步。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,不受一步的效果。第一个技术使用像素块的大小2×2,第二个技术使用像素大小3×3块。在一般情况下,自适应图像隐写术方案具有更低的嵌入容量。安妮塔等。16)优化性能的自适应PVD利用6像素块。边缘可以预测一些预测功能,和隐藏容量取决于这种预测。如果我们隐藏的数据平滑区域,将更加扭曲。基于边缘地区的复杂程度,自适应嵌入可以应用(17]。这样的能力可以增加,可以减少检测的机会。Balasubramanian et al。18)提出了PVD方案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(19]。Darabkh et al。20.]还建议使用八方向PVD PVD隐写术是一个扩展原则上从吴和蔡最初的周围性血管疾病。任何PVD技术是吴的扩展和蔡的方法应该有资格通过PDH分析。

利用改性方向(EMD)隐写术是由张和王21),其中主要的想法是一组位转换为一个数字(2 n + 1)必要的符号系统,把它藏在一个像素的块。这种技术的隐藏能力很差。它改善了金22)使用 )必要符号系统,其中n和x是用户定义的值。沈和黄23)结合PVD和EMD达到更高的隐藏容量和更好的PSNR。

提出了一种结合改进的LSB替换(M-LSB)和周围性血管疾病。明智的设计以这样一种方式,边界问题(FOBP)不出现脱落和PDH分析和RS分析可以检测到它。本文的贡献主要有两种:(i)发现存在的FOBP Khodaei和法耶兹的可并11)技术(ii)和处理提出了一种改进的技术与更大的块大小。

Khodaei和法耶兹(可并11)在2012年提出了一个用PVD和LSB隐写术方法替换。这种技术的嵌入过程如下所述。图像分为不重叠的块大小1×3;即。,a block comprises 3 pixels from one row and three adjacent columns of the image, as shown in Figure1(一)。图像像素被看作是一个二维矩阵/字节。在中间的像素 ,应用k位LSB替换。k可以选择从3、4或5。理想值k将3。k位LSB替换后, 就变成了 。假设k lsb的十进制值 是L和k lsb的十进制值吗 是美国偏差d等于自旋。现在 优化了(1)。 这 值是决赛。两个不同的值 和 计算。表1表1型和表范围吗2表2型的范围。

表1
表1型。
表2
表2型。
(一)
(一)
(b)
(b)
图1
原始和stego-blocks大小1×3。

的值 属于一个范围的范围表的下界 和嵌入容量 。从数据流的秘密 位和相应的十进制数 。隐藏 少量的数据 ,的新值 是 。同样的,价值 属于一个范围在表的下界 和嵌入容量 。从数据流的秘密 位和相应的十进制数 。隐藏 少量的数据 ,的新值 是 。这些新的差异值, 和 ,计算使用(2)。 两个新值 和两个值 计算如下使用(3)。 现在, ,最终的价值 ,计算使用(4)。同样的,最终的价值 被称为 计算使用(5)。 因此,块图1(一)转化为其stego-block如图1 (b)。

秘密嵌入数据的提取的过程如下所述。图像分割成块是嵌入过程中完成的。stego-block如图1 (b)。从中间像素 ,k lsb提取。两个的差异 和 计算使用(6)。 的区别 属于一个范围在表的嵌入容量 和下界 。同样,区别 属于一个范围在表的嵌入容量 和下界 。注意两个范围表,一个用于嵌入期间应该使用的是一样的提取。比特流嵌入小数的秘密 和 是 和 ,分别在(7)。 最后, 和 被转换成 和 二进制位,分别。实际上这些是位隐藏。

3所示。提出技术

3.1。提出变体1:五定向PVD修改LSB替换

图像分为不重叠的块大小2×3;即。,a block comprises 6 pixels from two adjacent rows and three adjacent columns of the image, as shown in Figure2(一个)。图像被视为一个二维矩阵像素/字节。在像素 ,应用k位LSB替换。k值可以选择从3、4或5。一个理想的k值是3。后k位LSB替换 就变成了 。假设的十进制值k的lsb 是L和k lsb的十进制值吗 是美国偏差d等于自旋。现在 优化使用(1)。这 值是决赛。

(一)
(一)
(b)
(b)
图2
原始和stego-blocks大小2×3。

i = 1到5,五个不同的值 计算。表1表1型和表范围吗2表2型的范围。的值 属于一个范围在表的下界 和嵌入容量 。i = 1到5, 从秘密数据二进制比特流并将其转换为十进制值 。现在,对于i = 1到5计算新的差异值使用(8)。 i = 1到5,为每一个 ,两个新值,即 和 ,计算使用(9)。 现在,对于i = 1到5,stego-value 被称为 。它是计算使用(10)。 因此,块图2(一个)转化为其stego-block如图2 (b)。

秘密嵌入数据的提取的过程如下所述。图像分割成块是嵌入过程中完成的。stego-block如图2 (b)。从像素 ,提取k的最低有效位。i = 1到5,五差值计算使用(11)。 的区别 属于一个范围在表的嵌入容量 和下界 。注意两个范围表,一个用于嵌入期间应该使用的是一样的提取。比特流嵌入小数的秘密 是 。它是计算使用(12)。 最后,对于i = 1到5 被转换为 二进制位。这些碎片嵌入数据。

3.2。的例子提出Technique-Variant 1和FOBP嵌入和提取

了解嵌入过程,让我们考虑原来的块图3(一个)。假设嵌入秘密数据是100 1111 101 000 001 001。让我们选择k值作为3和表1表范围。的价值 是181。的值 , , , ,和 255、200、190、192和182年,分别。的 在二进制 。3的数据,即。,100 from the secret data stream and embed in 使用LSB替换。新的二进制值 和相应的十进制数是180;因此 是180。3 lsb的十进制值 5和3 lsb的十进制值吗 是4。偏差d = 5 - 4 = 1。现在 优化使用(1)。因此最终的价值 优化后是180。

(一)原始块
(一)原始块
(b) Stego-block
(b) Stego-block
图3
2×3原件和stego-blocks的例子。

现在,五个不同值 , , , , 。的值 属于这个范围 ,所以 和 。的值 属于这个范围 ,所以 = 3, = 16。同样的, = 3, = 8, = 3, = 8, = 3, = 0。取 , , , ,和 从秘密二进制比特数据流,并将其转换为十进制值 , , , ,和 ,分别。因此 , , , , 。

使用(8), , = 16 + 5 = 21, = 8 + 0 = 8, = 8 + 1 = 9, = 0 + 1 = 1。使用(9), , , , , , , , , , 。

使用(10), = 101, = 201, = 188, = 189, = 181。因此stego-block如图3 (b)。

了解萃取过程,让我们考虑stego-block图3 (b)。的价值 是180,在二进制吗 ;三个lsb, ,提取。使用(11), , , , , 。的值 属于 ,所以 和 。的值 属于 ,所以 , 。同样的, , , , , , 。

使用(12), , , , , 。转换 , , , ,和 来 , , , ,和 二进制位,我们得到1111 101 000 001 001。从 ,我们已经提取 。因此总的数据提取是100 1111 101 000 001 001。

的边界问题(FOBP)。一个像素的灰度图像在8位表示。一个像素的十进制值范围 。如果stego-pixel值小于零或大于255,那么我们宣布FOBP正在兴起。Khodaei和法耶兹LSB +可并PVD方法是一个非常奇妙的和具有较高的嵌入容量和PSNR之一,但它与FOBP遭受。

与FOBP Khodaei,法耶兹的技术可并遭受。它可以理解从以下讨论。让我们考虑一个1×3像素块如图4(一)。嵌入的秘密数据流是100 001 1111 000,等中间像素,即, ,是181;它在8位二进制值 。的值 和 分别是182和255。让我们选择k = 3和表1表范围。的3位秘密数据流的数据是100。应用3位LSB替换后,二进制值 更改 ,在小数等于180。这样的价值 是180。的三个最低有效位 是101;在十进制是5。的三个最低有效位 是100;在十进制是4。因此d =条件= 5 - 4 = 1。通过应用(1)的优化值 是180,如图4 (b)。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图4
嵌入的例子1×3块。

现在我们计算两个不同的值 和 。的区别 属于这个范围 ,所以 和 分别值是0和3。下一个3位的数据从001年秘密数据流;其十进制值是1,也就是说, = 1。新的差异 0 + 1 = 1,按(2)。的区别 属于这个范围 ,所以 和 分别价值64和4。接下来的4位数据从数据流的秘密1111;其十进制值是15,即 。新的差异 是64 + 15 = 79,按(2)。

现在指的是(3), , , , 。指的是(4)和(5) 和 计算。这是显示为(13)和(14),分别。 因此, = 181, = 259。stego-block如图4 (c)。FOBP发生。因此Khodaei嵌入过程和法耶兹的技术可并需要一些修改。

3.3。提出变种2:八个方向PVD LSB替换与修改

图像分为不重叠的块大小3×3;即。,a block comprises 9 pixels from three adjacent rows and three adjacent columns of the image, as shown in Figure5(一个)。图像像素被看作是一个二维矩阵/字节。在像素 ,应用k位LSB替换。k值可以选择从3、4或5。理想值k将3。后k位LSB替换 就变成了 。假设k lsb的十进制值 是L和k lsb的十进制值吗 是美国偏差d等于自旋。现在 优化使用(1)。这 值是决赛。

(一)
(一)
(b)
(b)
图5
原始和stego-blocks大小3×3。

i = 1到8、8个不同的值 计算。表1表1型和表范围吗2表2型的范围。的值 属于一个范围在表的下界 和嵌入容量 。i = 1到8, 从秘密数据二进制比特流并将其转换为十进制值 。现在,对于i = 1到8新差值计算使用(15)。 i = 1到8,为每一个 ,两个新值,即 和 ,计算使用(16)。 现在,i = 1到8 ,的stego-value 计算使用(17)。 因此,块图5(一个)转化为其stego-block如图5 (b)。

隐藏数据的提取是通过下面描述的过程。嵌入stego-image块形成的过程。stego-block如图5 (b)。从像素 ,k的最低有效位提取。i = 1到8、8个不同值计算使用(18)。 的区别 属于一个范围在表的嵌入容量 和下界 。注意两个范围表,一个用于嵌入期间应该使用的是一样的提取。秘密的位流嵌入的十进制数 是 。它是计算使用(19)。 最后,对于i = 1到8日 被转换为 二进制位。这些碎片嵌入数据。

4所示。结果与讨论

拟议的技术(变体1和2)尝试使用MATLAB编程。测试图像都是取自SIPI数据库(26]。八个样本图像如图6。这些是RGB彩色图像大小为512×512。每个像素由3个字节。每个字节都是当作一个像素计算的观点。图7代表stego-images莉娜和狒狒提出变体1。图8代表了莉娜和狒狒的stego-images提出变种2。它可以观察到从stego-images没有被怀疑为stego-images变形观测;他们是原始图像。在这些stego-images 840000位和四万位)(8卢比的数据是隐藏的。


图6
原始图像。

图7
Stego-images提出的变体1:五定向PVD M-LSB替换。

图8
Stego-images提出的变种2:8个定向PVD M-LSB替换。

拟议的技术与Khodaei相比,法耶兹的PSNR技术而言,可并隐藏容量,质量指数(Q)和位/字节(BPB)。公式来测量这些参数被称为(27]。脱落的病例数边界出现在执行期间对这些技术记录。从表3它可以观察到,在1型和2型Khodaei和法耶兹的技术可并FOBP出现。进一步从表4和5它可以观察到的变异与FOBP提出技术不受。在提出技术隐藏容量和比特率高于Khodaei和法耶兹的技术,可并但PSNR略低于Khodaei和法耶兹的技术可并。

表3
结果Khodaei和法耶兹的PVD技术可并11]。
表4
结果提出了变体1:五定向PVD M-LSB替换。
表5
提出了变异的结果2:8个定向PVD M-LSB替换。

此外的PSNR和隐藏能力三个密切相关的技术讨论(12,13,19记录在表6。技术(12,13]扩展Khodaei和法耶兹的可并11)技术,因此他们与FOBP受苦。技术(19)是吴和蔡的扩展(1PVD技术。它还与FOBP遭受。虽然这三种技术的PSNR值大于所提出的技术,提出技术的隐藏能力高于这些技巧。

表6
现有技术的结果(12,13,19]。

拟议的技术比较与技术(16,24,25如表所示7。该技术在16]是一种自适应PVD技术有两个变种。的隐藏能力提出技术(在所有四个变种)大于此技术。的隐藏能力适应性PVD技术非常少,PSNR相对高于拟议的技术。混合动力技术(24是周围性血管疾病的混合物,LSB替换和EMD。这种技术具有较小的隐藏的所有四个变异能力而提出的技术。在[25八个方向的两个变体PVD技术讨论了。的PSNR和隐藏能力提出技术(1型)是一样的技术(25](1型)。同样,PSNR和隐藏容量的技术(2型)都一样的技术25)(2型)。

表7
比较的技术(16,24,25]。

拟议的技术(变体1和2)变体使用LSB替换和周围性血管疾病,因此需要分析了RS分析和PDH分析。图9代表使用莉娜PDH分析、狒狒、飞机,和蒂芙尼图像的1型和2型Khodaei和法耶兹的技术可并。有八个subfigures。每个subfigure代表两条曲线。原始图像的实线曲线,虚线stego-image曲线。将原始图像平滑的曲线,即。,免费从曲折的外观。这个曲折的外观叫做一步的效果。莉娜形象一步的效果显然是识别,和其他三个图像略。该变种1 PDH分析如图10。一步影响减少相比Khodaei和法耶兹的技术可并。该变种2 PDH分析如图11。一步效应不存在。


图9
PDH Khodaei和法耶兹的PVD技术可并分析。

图10
PDH的分析提出了变体1:五定向PVD M-LSB替换。

图11
PDH的分析提出了变种2:8个定向PVD LSB替换。

RS分析Khodaei和法耶兹的技术和可并提出技术数据所示12- - - - - -14使用莉娜和狒狒图像。它是由计算4等参数 , , ,和 (27]。如果条件 是真的,那么RS分析未能检测隐写术的技术。然而,如果条件 是真的,那么RS分析成功地探测隐写术的技术。从这些数据很明显,Khodaei和法耶兹提出的技术和技术可并逃离RS分析。


图12
RS分析Khodaei和法耶兹的PVD技术可并在莉娜和狒狒的图像。

图13
提出变体1 RS分析:五定向PVD M-LSB替换在莉娜和狒狒图像。

图14
RS分析提出变种2:八个方向与M-LSB替换PVD莉娜和狒狒图像。

5。结论

速记式加密技术,那些使用LSB替换和周围性血管疾病的原则,需要解决三个问题:(i)脱落边界问题(FOBP),(2)像素差分直方图(PDH)分析,和(3)RS分析。提出了一种隐写术技术在两个变体使用LSB替换和周围性血管疾病。第一个变量作用于2×3像素块和第二个变异操作3×3像素块。在一个像素的块嵌入使用改进的LSB替换执行。基于像素的新值,与其他相邻像素差值计算。利用这些差异,PVD方法应用。多个方向的边缘是剥削,所以PDH分析无法检测此隐写术。LSB替换是在只有一个像素的块执行的,所以RS分析也不能检测这个隐写术。FOBP是解决通过引入合适的嵌入过程的方程。比特率和PSNR等实验结果令人满意。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。