信息隐藏实验三-二值图像信息隐藏.ppt

Wuhan University Wuhan University Division of Science and Technology Wuhan University Division of Science and Technology 2015年10月 实验内容 一、二值图像信息隐藏基本思路 二、问题和优化策略 三、算法核心（算法实现见电子实验教程P169） 四、实验任务 一、二值图像信息隐藏基本思路 所谓二值图像，就是将一个多灰度级的输入图像经过处理后变成只有两个灰度的图像。（如RGB中（0，0，0）与（1，1，1）） 一种基于二值图像的隐写方法是利用图像特定区域中黑色像素的个数来编码秘密信息。本实验，我们将具体介绍Zhao 和Koch 提出的一种方案。 一、二值图像信息隐藏基本思路 其基本思想是： 将二值图像分成l(m)个矩形图像区域Bi (1≤i≤ l(m) )； p0(Bi)和p1(Bi) 分别为黑、白像素在图像块Bi中所占的百分比； 若p1(Bi)50%，则嵌入一个1，若p0(Bi) 50%，则嵌入一个0。 二、问题和优化策略 存在的问题： 问题1：当需要嵌入的比特与所选区域的黑白像素的比例不一致时，则需要修改一些像素的颜色，而随意的修改会引起察觉。 修正策略： 修改应遵循一定的规则，原则是不引起感观察觉 修改应在黑白区域的边缘（区域）进行 问题2：传输过程中出现的错误和对图像的某些修改，可能破坏嵌入的信息。如果在传输过程中一些像素改变了颜色，诸如P1(Bi)由50.6%下降到49.5%，这种情况就会发生，从而破坏了嵌入信息。 为了使整个系统对传输错误和图像修改具有鲁棒性，必须调整嵌入处理过程。 二、问题和优化策略 修正策略1——增加冗余： 确定两个阈值R150％和R050％，以及一个健壮性参数?，?是传输过程中可能被改变的像素百分比； 隐藏0时，该块的黑色像素的个数在修改后应属于[R1，Rl+?]的范围；要嵌入数据1，该块的黑色像素的个数在修改后应属于[R0- ?，R0]的范围； 二、问题和优化策略 修正策略2——标识无效块： 如果为了适应所嵌入的比特，目标块必须修改太多的像素，就把该块设为无效，再选择下一块进行嵌入。 将无效块中的像素进行少量的修改，使得其中黑色像素的百分比大于R1+3? ，或者小于R0-3?，用这样的方法标识无效块。 二、问题和优化策略 经过修正后，在最终的隐蔽载体中, 不存在R0 P1 ( Bi ) R1 的图像块以及R0 - 3 λ P1 ( Bi) R0 - λ和R1 + λ P1 ( Bi ) R1 + 3λ的图像块。 前者的作用是提高隐藏的鲁棒性, 避免像素值的轻易变化而导致隐秘信息的丢失; 后者是为了在信息隐藏块与不可用块之间设立一个缓冲带, 避免在检测的时候将这两类图像块混淆。 三、算法核心问题 1.检查可用的图像块 图像块是否可用, 就是看P 1 ( Bi ) （或者P0(Bi)）的大小。经过分析可得, P1 ( Bi) 有以下几种情况: P1 ( Bi) R1 + 3λ or P 1 ( Bi ) R0 - 3 λ ( a) R0 - 3λ P1 ( Bi) R0 or R1 P1 ( Bi ) R1 + 3λ ( b) R0 - 3λ P1 ( Bi) R1 ( c) R0 P 1 ( Bi ) R1 + 3 λ ( d) R0 - λ P 1 ( Bi ) R0 or R1 P 1 ( Bi ) R1 + λ ( e) 三、算法核心问题 （a） （a） （b） （b） （c） （d） （e） (a)是不可用区域，当P1(Bi)属于这个范围时，不用于隐藏信息。 (b)是难以调整块，最终要将P1(Bi)调整到(a)区域。 (c),(d)分别表示可以嵌入0和嵌入1块，最终会转化为可用块。 (e)表示可隐藏块。 三、算法核心问题 2. 对P 1 ( Bi ) 的调整 调整有两个方面: 一是将难以调整块改变为不可用块; 二是将可用块改变为最终隐藏块。 这样调整也有两个目的: 一是使隐蔽载体中不再有R0 P 1 ( Bi ) R1 的弱鲁棒块; 二是增大不可用块与最终隐藏块之间的区别, 便于信息提取的方便。 在信息提取中, 隐藏后的图像( stego-cover ) 中只有符合( a) 和( e) 两种情况的图像块, 对于( a)不进行任何操作, 对于( e) 则提取相应的信息, 二者的最小差距也有2λ。 三、算法核心问题 调整的实质性操作就是将一个白点( 1 , 1, 1) 改成黑点( 0 , 0 , 0) 或相反操作。为了避免隐藏的可见性，解