[发明专利]一种以JPEG2000压缩图像为载体的大容量信息隐藏方法

说明书

【技术领域】：

本发明涉及以数字图像为载体进行隐蔽通信的信息安全和多媒体信息处理技术领域。

【背景技术】：

现代信息隐藏技术是数字化信息时代信息安全领域的重要方向，信息隐藏技术利用数字媒体本身所具有的冗余，以及人类感知器官的生理和心理特征，将隐藏信息隐藏于载体数据当中，载体信号可以是文本、静止图像、视频、音频等。信息隐藏与加密技术具有显著的差别，通过加密可以隐藏信息的内容，而通过信息隐藏则可以隐藏信息的存在，将信息隐藏与加密技术相结合可以极大地提高信息安全水平。

利用信息隐藏技术实现隐蔽通信时，不可见性和隐藏容量是两个重要指标，也就是说一方面必须能够在载体对象中嵌入足够多的隐藏信息比特，保证通信的有效性；另一方面，信息嵌入以后不能造成载体对象外观发生可察觉的变化，保证通信的隐秘性。

目前被广泛使用的在数字图像中隐藏数据的方法是空间域的LSB方法，信息被嵌入到每个像素值的最低有效位，这种方法的优点是简便易行，隐藏容量较大，不可见性好，但是可靠性较差，嵌入的信息经过有损压缩后就会被抹去，因此空间域的LSB方法并不能应用于常见的压缩格式的数字图像。各种图像压缩编码国际标准中都使用了变换编码技术，在变换域中进行信息嵌入能够比较好的解决这个问题。JPEG图像压缩编码国际标准中使用的是离散余弦变换(DCT)，DCT系数量化以后再进行无损的熵编码，得到最终的压缩码流，只要有选择的修改量化后DCT系数的低位即可实现隐秘信息嵌入。JPEG2000是国际电联(ITU)制定的新一代的静止图像压缩编码国际标准，与旧标准相比，JPEG2000在重构图像质量、码流的可伸缩性以及容错能力等方面具有卓越的性能。JPEG2000标准基于离散小波变换(DWT)，上述DCT域的信息嵌入策略并不能直接移植到JPEG2000系统中，原因是在JPEG2000压缩编码过程中，量化以后的小波系数经过熵编码产生初步的码流之后，还要再经历一个率失真优化截断的步骤才能得到最终的码流，这就意味着如果简单地将隐秘信息嵌入到量化后小波系数的低位，那么经过码流截断处理后，嵌入的隐秘信息还是会遭到破坏，使接收端无法完整提取通信内容。

扩频技术常被引入到信息隐藏方法之中来提高抗有损压缩等常见信号处理手段的能力，首先对要嵌入的隐藏信息比特进行扩频处理，然后再将其嵌入到载体媒质中，接收端利用相关检测方法得出结果。这种方法比较适合应用在数字水印技术中，提供数字版权保护等功能，而一般并不适用于隐蔽通信，这是因为扩频预处理极大地降低了信息隐藏容量，扩频数字水印技术的检测结果一般只有两种：“有”或者“无”，也就是说它只提供了一个比特的信息隐藏容量。

本发明所实现的是一种能够在JPEG2000压缩图像中嵌入大量信息的信息隐藏方法，此项研究属天津市自然科学基金(No.06YFJMJC00700)资助研究内容。该方法能够确保所嵌入的信息在有损压缩过程中保持完好，从而保证接收端正确提取隐蔽通信的内容，另外该方法还充分利用了人眼的视觉特性，在满足不可见性的前提下提供了较大的信息隐藏容量以满足隐蔽通信的需要。

此部分内容可参考以下文献资料：

1.R.J.Anderson，and F.A.P.Petitcolas，On the limits of steganography，IEEE Journal of Selected Area inCommunications，1998，16.474-481

2.ISO/IEC FCD 15444-1，JPEG2000 Part 1 Final Committee Draft Version 1.0，2000

3.ISO/IEC FCD 15444-2，JPEG2000 Part 2 Final Committee Draft，2000

【发明内容】：

本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种以JPEG2000压缩图像为载体的适用于隐蔽通信的大容量信息隐藏方法。

本发明提供的以JPEG2000压缩图像为载体的适用于隐蔽通信的大容量信息隐藏方法的操作步骤如下：

第一、按照JPEG2000标准中规定的方法，对原始图像进行多层小波分解、小波系数量化、位平面编码，以及率失真优化截断。根据码流截断位置得出各个编码块中小波系数能够嵌入信息的最低位平面；

第二、初步选取大于阈值16的小波系数作为嵌入点，根据冗余估算的结果对嵌入点和嵌入强度进行调整，去除不适于嵌入信息的嵌入点，并得出各个嵌入点上最多能够嵌入的信息比特数；