基于人眼视觉掩蔽特性的小波域自适应彩色信息隐藏算法研究.pdf

第十七届中国过程控制会议论文集 基于人眼视觉掩蔽特性的小波域自适应 彩色信息隐藏算法 李春娟 ，袁晓辉，朱吉庆，李亮 （东南大学自动控制系，江苏 南京 210096） 摘要：本文实现了将彩色秘密图像置乱再隐藏的小波域自适应信息隐藏算法。彩色图像隐藏前，先应用基于 RGB色彩空间的Amold置乱方法将秘密图像置乱，再利用小波域人眼的视觉掩蔽特性，根据秘密图像的大小， 自适应确定信息隐藏的位置，将秘密图像的小波变换系数隐藏到载体图像的小波系数中。仿真实验表明：本 方法不仅具有较好的视觉透明性，而且信息隐藏容量大，并对诸如几何剪切、叠加噪声、JPEG压缩、JPEG2000 压缩等攻击均具有一定的鲁棒性。 关键词：彩色信息隐藏；Amold置乱；视觉掩蔽特性；小波变换 0 引 言 信息隐藏学作为隐蔽通信和知识产权保护等的主要手段，正得到广泛的研究与应用。信息隐藏就是将 秘密信息隐藏到一般的非秘密的数字媒体文件（如图像、声音、文档文件）中，从而不让对手发现的一种 方法，它不同于传统的密码学技术，前者隐藏信息的内容而后者则隐藏信息的存在性，传统的加密方法对 内容的保护只局限在加密通信的信道中或其它加密状态下，一旦秘密信息得到解密，则毫无保护可言；然 而信息隐藏并不排斥密码技术，它是对现有信息安全系统的一个有力的补充，而且它们可以结合起来，共 同捍卫信息的安全性。 近年来，已经有很多文献对信息隐藏做过研究。信息隐藏在数字图像中的算法按嵌入方式可以分为时 域隐藏和变换域隐藏两种。空域中典型的算法是将信息嵌入到随机选择的图像点最不重要的像素位（LSB） 上及其有这演变出的各种算法。而变换域方法又分为DCT域和DWT域，在DCT域，E.Koch[1]等人把图像分成 8X8的子块，按块进行DCT 变换，选取中间频段系数加入信息，而M.D.Swanson[2]则根据人类的视觉特性， 使加入的隐秘信息不可见,Podilchuk[3]提出了可感知隐藏的方法，他用可感知偏差的极值（JND）来决定 与图像相关的信息调制掩蔽,而上边两种思想也可以应用到DWT域，牛夏牧等[4]利用DCT变换实现彩色数字 信息的嵌入，黄继武[5]利用视觉掩蔽特性将信息嵌入DCT的低频系数中等等。在DWT域，Xia等[6]基于 DWT(离散小波变换)提出了多尺度水印技术，把信息加入DWT的高频系数中。D.Kunder等[7]融合小波的多 分辨率分析和人类视觉特性，提出了一种数字信息隐藏技术。 然而信息隐藏用在秘密通信方面不仅要求视觉透明性和鲁棒性，而且还要有一定的信息隐藏容量，对 于前者文献研究的比较多，而对于大容量信息的隐藏研究的较少。该文提出的算法可以隐藏的信息量大， 把经过置乱处理后的彩色秘密图像的小波变换系数隐藏到载体图像的小波系数中。采用小波域隐藏，可以 更好地控制秘密信息在载体图像中的分布，更好的解决了鲁棒性和不可见性之间的矛盾，而在DCT域，随 着隐藏信息量的增大，很容易产生块效应。充分利用小波域人眼的视觉掩蔽特性，实现了信息隐藏位置的 自适应确定，增强了算法的透明性和鲁棒性。本文算法的特点是隐藏信息量大，能够根据秘密图像的大小 自适应的确定隐藏位置。 1 彩色秘密图像的预处理 在隐藏前先对秘密图像进行加密处理，去掉像素之间的相关性，而且没有正确的密钥对提取出来的图 像仍不能得到陷入的秘密图像，增强算法的鲁棒性，提高了抗JPEG压缩，抗噪声干扰，抗剪切，抗污染的 能力。 对秘密图像的加密有很多方法，如传统的加密算法，利用图像的置乱方法等。本文采用Amold置乱方 法，本方法简单易实现，且可以利用其周期性把变换次数作为密钥。对于彩色图像，我们采用基于RGB色 T 彩空间的置乱方法[8]，将原图中各个点的各个颜色分量看作三维矢量(r, g ,b) ，用三维的Amold矩阵得到 T 变换后新的矢量(r , g ,b ) ： 作者简介：李春娟，（1982－），女，东南大学自动控制系硕士研究生，研究方向为模式识别、数字图像隐藏技术 517