[发明专利]一种数字隐写用的无失真子校验矩阵集合生成方法

说明书

本发明涉及一种数字隐写用的无失真子校验矩阵集合生成方法，采用该无失真子校验集合生成方法所生成的2×2规格的无失真子校验矩阵具有最少的元素，其占用成本低的传输空间；2×2规格的无失真子校验矩阵内部有且仅有四个元素，所对应的变化空间小，便于枚举得到适合任一个原始载体信息的2×2规格的最佳无失真子校验矩阵；由于将2×2小规格的无失真子校验矩阵运用到秘密信息的嵌入过程，确保了将秘密信息嵌入到载体信息内的嵌入速度；在得到无失真子校验矩阵的过程中，设置了除数值“0”、“1”以外的三种变量“X”、“Y”和“Z”，以保证针对各种嵌入情形列表所对应生成无失真子校验矩阵的唯一性。

技术领域

本发明涉及数字隐写领域，尤其涉及一种数字隐写用的无失真子校验矩阵集合生成方法。

背景技术

数字隐写技术作为信息隐藏领域的主要分支，其主要功能是通过某种设定的方式将秘密信息(或称密信)嵌入到诸如图像、视频或音频等数字媒体(或称原始载体)中，使得嵌入秘密信息后的数字媒体(此时称之为嵌密后载体)在利用公共信道传输时，嵌载体中的密信不被发现，以提高密信的安全性。

作为本领域熟知的最为安全的隐写方案，内容自适应方案更倾向于将秘密信息嵌入到具有复杂内容的区域中。在图像领域，Jessica Fridrich根据卷积编码和维特比算法提出了一种的STC信息隐藏算法。J.Fridrich假定各个原始载体元素之间的失真是加性的，并随后通过设计启发性的失真代价函数去衡量该STC信息隐藏算法的失真程度，最后通过子校验矩阵实现在原始载体子块上对密信的连续嵌入。具体地，这种传统STC信息隐藏算法的嵌入过程公式如下：

Emb(x,m)＝arg_p(y)∈C(m)minD(x,y)；   式(1)

其中，Emb(·)表示密信嵌入函数，x表示原始载体向量，y表示隐写后载体向量，m表示秘密信息向量，D(x,y)表示密信m嵌入前后载体的汉明距离，即D(x,y)表征了原始载体嵌入密信后的失真(或称变化)元素个数；式(1)表示在传统STC信息隐藏框架下，隐写模型的目标函数意义为嵌入前后载体的失真最小。在该隐写模型中，前后载体(原始载体与隐写后载体)失真量的衡量方式如式(2)所示(亦为失真代价的普适公式)：

其中，ρ_i表示当前元素的失真权重、n表示载体长度、i表示当前载体位置；

在传统的STC信息隐藏框架下，可以将失真元素个数近似用式(2)代替；假设子校验矩阵为子校验矩阵的大小标记为h表示子校验矩阵的行数，w表示子校验矩阵的列数)，length(x)表示用于密信隐藏的载体长度(实质为原始载体的程度)。与式(1)相对应，针对密信的提取过程公式如式(4)所示：

其中Ext(·)表示密信提取函数，x表示原始载体向量、y表示隐写后载体向量、m表示秘密信息向量、H表示校验矩阵。式(4)表示了密信的提取方式，是通过校验矩阵与隐写后载体相乘得到(校验矩阵不同于子校验矩阵，其长度是子校验矩阵的倍数，一般倍数与密信长度相当)。

随着STC编码设计框架的提出，各种新的编码方法相继也被提出。例如，PreethaT.R等人在Jessica Fridrich的STC编码设计框架基础上，提出了一种基于多规格子校验矩阵融合的新STC隐写嵌入算法。该新STC隐写嵌入算法通过将n×n规格的子校验矩阵与m×m规格的子校验矩阵结合生成新的(n+m-1)×(n+m)规格的子校验矩阵，以实现将密信嵌入到原始载体中。在相同的原始载体下，相比于传统的STC方法，该新STC隐写嵌入算法可以多嵌入将近一倍的密信到原始载体中。