[发明专利]一种基于格理论的最小失真信息隐藏方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种基于格理论的最小失真信息隐藏方法、系统及介质，该方法包括：通过数据初始化获得载体信号向量、嵌入的消息以及N维空间中的一组嵌套格；根据不同的秘密信息计算距离载体信号向量最近的格点；计算格点与载体信号向量的差值，确定载体信息嵌入信息后的位置；将待嵌入的消息嵌入载体信号向量并进行传输；从含密载体中抽取出秘密信息。本发明通过将载体信号以最小距离的方式移动到格点的Voronoi区域内部，可以在保证和量化索引调制相同的嵌入率的同时，使得嵌入导致的失真最小，适用于鲁棒性的要求不高而更追求低失真的应用场景。另外本发明通过移动到格点的packingsphere边界和利用packing radius计算移动距离，节省了计算量，具有较高的计算效率。

技术领域

本发明属于信息隐藏的技术领域，具体涉及一种基于格理论的最小失真信息隐藏方法、系统及介质。

背景技术

量化索引调制是一种常用的信息隐藏算法。该算法首先根据水印信息对量化器的索引值进行调制，然后根据索引值对应的量化器对载体信号进行量化。其本质是调整载体值至指定的量化电平，从而获得较高的鲁棒性。但在某些应用程序中，鲁棒性并不是首要考虑。例如，护理系统中的心电图隐写术会将从人体传感器收集的数据隐藏在心电图信号中，以使中间人甚至无法检测到它的存在。通常，攻击是被动的。针对这种应用场景，信息隐藏技术应把设计重点放在降低失真上，以使嵌入水印的心电图信号不会影响诊断的准确性。在这种背景下，对于任何指定的嵌入率，如何将量化索引方案调整到最小失真的形式，直接关系到量化索引调制能否应用于要求低失真的领域。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于格理论的最小失真信息隐藏方法、系统及介质，不将载体信息量化为格点，而是根据不同的嵌入的信息，选择两种移动方式之一，即载体信号要么保持静止，要么仅移动至格点的Voronoi区域的边界，在基于格的信息隐藏方法框架内实现对于任意格基和任何指定的信息速率均可行的最小程度的失真。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一个方面，提供了一种基于格理论的最小失真信息隐藏方法，包括下述步骤：

给定波形信号载体Y及水印信号X，通过数据初始化过程获得载体信号矩阵Y′和待嵌入消息矩阵X′；

从载体信号矩阵Y′和待嵌入消息矩阵X′中选择出载体信号向量s、待嵌入的消息M以及N维空间中的一组嵌套格(Λ_c,Λ_f)，

根据不同的秘密信息m_i∈M，计算距离载体信号向量s最近的格点x_i以及格点x_i和载体信号向量s的差值p_i，以确定嵌入信息后的载体数据位置s_w；

将待嵌入的消息M嵌入载体信号向量s并进行传输；

接收加密的载体信号，根据嵌入信息后的载体数据位置s_w，抽取出秘密信息m_i，即完成最小失真的信息隐藏方案。

作为优选的技术方案，所述波形信号载体Y的大小为l_p×l_q，所述水印信号X的大小为l_m×l_m，所述数据初始化过程具体为：

将Y重新排列为大小的载体信号矩阵Y′，Y′中的列向量s，也即载体信号向量s，是波形信号载体Y在N维空间中的一个向量；

将X重新排列为大小的待嵌入消息矩阵X′，X′中的列向量m_i，也即秘密信息m_i，是水印信号X在N维空间中的一个向量，m_i可通过索引i与d_i形成一一对应的关系；d_i为粗格Λ_c的陪集代表；