一種基于搜索最佳密鑰的數(shù)字圖像隱寫方法與流程

本發(fā)明涉及一種基于搜索最佳密鑰的數(shù)字圖像隱寫方法。

背景技術(shù)：

隱寫術(shù)是利用文本、聲音、圖像以及視頻等多媒體中的冗余和人類感官冗余，把信息隱藏在多媒體中，通過公共網(wǎng)絡(luò)傳送出去而實(shí)現(xiàn)了的隱蔽通信。隱寫術(shù)不但隱藏了通信的內(nèi)容，同時(shí)隱藏了通信的事實(shí)。由于網(wǎng)絡(luò)上圖像的大量存在以及圖像數(shù)據(jù)的冗余大、可嵌入秘密信息的容量也大等特點(diǎn)，目前主流的隱寫術(shù)是以圖像為載體的。圖像隱寫算法的目的是把盡可能多的秘密信息嵌入圖像中，并不被隱寫分析者發(fā)現(xiàn)，因此視覺不可感知性能、抗統(tǒng)計(jì)檢測性、隱藏容量是圖像隱寫系統(tǒng)最重要的性能。采用改進(jìn)嵌入算法，或者選擇適合的隱寫載體，或者對(duì)秘密信息進(jìn)行預(yù)處理等策略可以提高隱寫系統(tǒng)的性能。

實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證秘密信息經(jīng)過des加密預(yù)處理的隱寫系統(tǒng)，對(duì)于lsb類隱寫算法，評(píng)價(jià)隱寫系統(tǒng)抗統(tǒng)計(jì)檢測性和安全性的指標(biāo)直方圖失真與相對(duì)熵有較大提升；而對(duì)于dct變化域的隱寫算法、基于游程長度隱寫算法、基于改進(jìn)的像素差與菱形編碼的隱寫算法情況是不確定的。經(jīng)過des加密的秘密信息嵌入到有的載體圖像中，隱寫系統(tǒng)的抗統(tǒng)計(jì)檢測性和安全性會(huì)提升，但嵌入到有的載體圖像的隱寫系統(tǒng)的抗統(tǒng)計(jì)檢測性和安全性反而會(huì)降低。這說明了加密后的秘密信息是具有偽隨機(jī)特性的比特流，它對(duì)于有的隱寫系統(tǒng)來講能提高隱寫系統(tǒng)的抗統(tǒng)計(jì)檢測性和安全性，但對(duì)于另外的隱寫系統(tǒng)來說反而會(huì)降低隱寫系統(tǒng)的抗統(tǒng)計(jì)檢測性，因此它不是最佳分布的比特流，也就是說我們無法單獨(dú)判斷一個(gè)比特流分布是否優(yōu)劣。這種不確定其實(shí)也蘊(yùn)含了提高隱寫系統(tǒng)抗統(tǒng)計(jì)檢測性的潛在的可能性，對(duì)于秘密信息加密預(yù)處理并沒有給系統(tǒng)帶來性能上增益，那么具有其它隨機(jī)特征分布比特流可能會(huì)使隱寫系統(tǒng)的抗統(tǒng)計(jì)檢測性有所提高，這就必須綜合考慮到隱寫系統(tǒng)的另外兩個(gè)因素：隱寫算法與載體圖像，提高性能的根本在于秘密信息是否充分發(fā)揮隱寫算法的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到與載體圖像無縫融合或近似于無縫融合的最佳匹配關(guān)系，而達(dá)到這種最佳匹配關(guān)系可以通過對(duì)秘密信息進(jìn)行適合的預(yù)處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種基于搜索最佳密鑰數(shù)字圖像隱寫方法，該方法能優(yōu)化隱寫系統(tǒng)的性能。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于搜索最佳密鑰的數(shù)字圖像隱寫方法，將原始秘密信息進(jìn)行加密，然后將加密后的密文信息通過隱寫算法嵌入到載體圖像中，形成最終的隱寫圖像，其特征在于：所述原始秘密信息通過如下步驟進(jìn)行加密：

步驟(1)、原始秘密信息分組：把原始秘密信息進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)化成長度為n的比特流，用a＝(e1,e2,…,en)表示，其中ei∈{0,1}，i＝1,2,…,n，然后把長度為n的比特流分成長度為l的k組，其中k＝n/l，分組以后的比特流a＝(a1,a2,…,ak)，其中第m組秘密信息為am＝(el(m-1)+1,el(m-1)+2,…,el(m-1)+l)，m＝1,2,…,k；

步驟(2)、生成2^l個(gè)長度為l的密鑰：分別把0，1，…，2^l-1共2^l個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化成長度為l的二進(jìn)制數(shù)作為2^l個(gè)密鑰，其中第x個(gè)密鑰用keyx＝(ex1,ex2,…,exl)表示，其中exh∈{0,1}，x＝1,2,…,2^l，h＝1,2,…,l；

步驟(3)、對(duì)原始秘密信息加密：將原始秘密信息中的全部k組秘密信息分別用步驟(2)生成的2^l個(gè)長度為l的密鑰中一個(gè)密鑰進(jìn)行異或加密，產(chǎn)生原始秘密信息的一個(gè)版本的密文信息；采用同樣方法，利用其余的2^l-1個(gè)密鑰分別對(duì)原始秘密信息中的全部k組秘密信息進(jìn)行異或加密，得到原始秘密信息的其余2^l-1個(gè)版本的密文信息；

步驟(4)、將步驟(3)得到的2^l個(gè)版本的密文信息分別嵌入到預(yù)先給出的測試載體圖像中，分別得到2^l個(gè)版本的測試隱寫圖像，然后根據(jù)測試載體圖像來評(píng)估2^l個(gè)版本的測試隱寫圖像的隱寫性能，得到隱寫性能最佳時(shí)原始秘密信息所使用的密鑰，將該密鑰作為原始秘密信息的最佳密鑰；

步驟(5)、將原始秘密信息與步驟(4)得到的最佳密鑰進(jìn)行異或加密，得到原始秘密信息的密文信息；

步驟(6)、將步驟(5)得到的密文信息作為最終進(jìn)行隱寫的密文信息。

作為改進(jìn)，所述步驟(4)中秘密信息的最佳密鑰通過如下方式獲得：

步驟(4-1)、設(shè)置三個(gè)參數(shù)：測試密鑰的編號(hào)j，最佳隱寫性能指標(biāo)ξ最佳和取得最佳隱寫性能參數(shù)對(duì)應(yīng)密鑰的編號(hào)j最佳；將j和j最佳的初始值均設(shè)為1，最佳隱寫性能指標(biāo)ξ最佳的值根據(jù)測試隱寫性能指標(biāo)需要預(yù)先設(shè)定；

步驟(4-2)、將原始秘密信息采用第j個(gè)密鑰進(jìn)行異或加密，得到第j版本的密文信息；

步驟(4-3)、將第j版本的密文信息嵌入到預(yù)先選擇的測試載體圖像中，得到第j版本的測試隱寫圖像；

步驟(4-4)、通過第j版本的測試隱寫圖像與測試載體圖像的比較，得到第j版本的測試隱寫圖像的評(píng)測隱寫性能指標(biāo)ξj，判斷ξj是否優(yōu)于步驟(4-1)中設(shè)定的最佳隱寫性能指標(biāo)ξ最佳；若ξj優(yōu)于ξ最佳，則將ξj賦值給ξ最佳，并將j賦值給j最佳；否則保持現(xiàn)有的ξ最佳和j最佳不變；

步驟(4-5)、判斷j是否小于2^l，如是，執(zhí)行(4-6)，如不是，則輸出j最佳后結(jié)束；

步驟(4-6)、將j的值加1，重復(fù)執(zhí)行步驟(4-2)至步驟(4-5)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在用于圖像隱寫的密文信息生成方法中通過搜索秘密信息的最佳密鑰，這種方法具有較好的普適性，適用于每種隱寫算法，經(jīng)過搜索秘密信息的最佳密鑰后能提高隱寫性能，另外解密的計(jì)算復(fù)雜度較低，也適用于移動(dòng)通信終端。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中基于搜索最佳密鑰的數(shù)字圖像隱寫方法結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1系統(tǒng)中搜索秘密信息中的最佳密鑰的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本發(fā)明的基于搜索最佳密鑰的數(shù)字圖像隱寫方法，將原始秘密信息進(jìn)行加密，然后將加密后的密文信息通過隱寫算法嵌入到載體圖像中，形成最終的隱寫圖像，其特征在于：所述原始秘密信息通過如下步驟進(jìn)行加密：

步驟(1)、原始秘密信息分組：把原始秘密信息進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)化成長度為n的比特流，用a＝(e1,e2,…,en)表示，其中ei∈{0,1}，i＝1,2,…,n，然后把長度為n的比特流分成長度為l的k組，其中k＝n/l，分組以后的比特流a＝(a1,a2,…,ak)，其中第m組秘密信息為am＝(el(m-1)+1,el(m-1)+2,…,el(m-1)+l)，m＝1,2,…,k；

步驟(2)、生成2^l個(gè)長度為l的密鑰：分別把0，1，…，2^l-1共2^l個(gè)數(shù)轉(zhuǎn)化成長度為l的二進(jìn)制數(shù)作為2^l個(gè)密鑰，其中第x個(gè)密鑰用keyx＝(ex1,ex2,…,exl)表示，其中exh∈{0,1}，x＝1,2,…,2^l，h＝1,2,…,l；

步驟(3)、對(duì)原始秘密信息加密：將原始秘密信息中的全部k組秘密信息分別用步驟(2)生成的2^l個(gè)長度為l的密鑰中一個(gè)密鑰進(jìn)行異或加密，產(chǎn)生原始秘密信息的一個(gè)版本的密文信息；采用同樣方法，利用其余的2^l-1個(gè)密鑰分別對(duì)原始秘密信息中的全部k組秘密信息進(jìn)行異或加密，得到原始秘密信息的其余2^l-1個(gè)版本的密文信息；

步驟(4)、將步驟(3)得到的2^l個(gè)版本的密文信息分別嵌入到預(yù)先選擇的測試載體圖像中，分別得到2^l個(gè)版本的測試隱寫圖像，然后根據(jù)載體圖像與2^l個(gè)版本的測試隱寫圖像來評(píng)價(jià)相應(yīng)的隱寫性能，得到隱寫性能最佳時(shí)原始秘密信息所使用的密鑰，將該密鑰作為原始秘密信息的最佳密鑰；

步驟(5)、將原始秘密信息與步驟(4)得到的最佳密鑰進(jìn)行異或加密，得到原始秘密信息的密文信息；

步驟(6)、將步驟(5)得到的密文信息作為最終進(jìn)行隱寫嵌入的密文信息。

作為改進(jìn)，所述步驟(4)中秘密信息的最佳密鑰通過如下方式獲得：

步驟(4-1)、設(shè)置三個(gè)參數(shù)：測試密鑰的編號(hào)j，最佳隱寫性能指標(biāo)ξ最佳和取得最佳隱寫性能參數(shù)對(duì)應(yīng)密鑰的編號(hào)j最佳；將j和j最佳的初始值均設(shè)為1，最佳隱寫性能指標(biāo)ξ最佳的值根據(jù)測試隱寫性能指標(biāo)需要預(yù)先設(shè)定；

步驟(4-2)、將原始秘密信息采用第j個(gè)密鑰進(jìn)行異或加密，得到第j版本的密文信息；

步驟(4-3)、將第j版本的密文信息嵌入到預(yù)先給出的測試載體圖像中，得到第j版本的測試隱寫圖像；

步驟(4-4)、通過第j版本的測試隱寫圖像與測試載體圖像的比較，得到第j版本的測試隱寫圖像的評(píng)測隱寫性能指標(biāo)ξj，判斷ξj是否優(yōu)于步驟(4-1)中設(shè)定的最佳隱寫性能參數(shù)值ξ最佳；若ξj優(yōu)于ξ最佳，則將ξj賦值給ξ最佳，并將j賦值給j最佳；否則保持現(xiàn)有的ξ最佳和j最佳不變；

步驟(4-5)、判斷j是否小于2^l，如是，執(zhí)行(4-6)，如不是，則輸出j最佳后結(jié)束；

步驟(4-6)、將j的值加1，重復(fù)執(zhí)行步驟(4-2)至步驟(4-5)。

步驟(4-4)中的評(píng)測隱寫性能指標(biāo)ξj的參數(shù)有很多，如秘密信息嵌入量，載體圖像與隱寫圖像的直方圖失真；當(dāng)秘密信息嵌入量越多時(shí)，而載體圖像與隱寫圖像的直方圖失真越小時(shí)，隱寫性能越優(yōu)；嵌入秘密信息后的隱寫圖像不容易被檢測出時(shí)，隱寫性能越佳，可以通過比較評(píng)測隱寫性能指標(biāo)ξj中的參數(shù)判斷是否優(yōu)于設(shè)定的最佳隱寫性能參數(shù)值。