图像信息隐藏技术.

第２９卷第４期　

２００８年８月　华北水利水电学院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｎｏａｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　

文章编号：１００２—５６３４（２００８）０４—００６２—０３　

基于ＤＦＴ域的图像信息隐藏技术　

李艳玲　，黄红艳　

（１．华北水利水电学院，河南郑州４５００１１；２．辽宁石油化工大学，辽宁抚顺１１３００１）　

摘　要：为了实现盲提取，提出了把图像的ＤＦＴ域系数进行量化处理，将秘密数据隐藏在隐秘图像的ＤＦＴ频　

域系数量化结果的奇偶特性上．通过一系列攻击实验表明，该算法具有稳定性和安全性，能抵抗滤波攻击和　

奇偶统计分析．　关键词。：信息安全；信息隐藏；数字水印　

中图分类号：ＴＮ９１１．７３　文献标识码：Ａ　

２０世纪９０年代以前，人们基本上把信息安全　

和密码技术等同起来　，认为对通信内容加密是保　

证信息安全的惟一途径，实际上这是满足不了现代　

信息安全要求的．随着计算机计算速度的不断提高，　

以及通过网络连接多台计算机进行并行计算以分摊　

计算复杂度的破解技巧的日益成熟，一些以前认为　

是安全的密码系统陆续被破解，从而导致了传统密　

码系统的不安全，这促使人们开始考虑发展和开发　

新的技术，以便更有效地进行版权保护和隐蔽通信．　

现代信息隐藏技术就是这样的一种技术　．　

笔者提出的ＤＦＴ域量化嵌入盲提取算法，不需　

要原始覆盖图像，对于信息伪装和数字水印都有明　

显的现实意义．　

１算法的基本原理　

１．１嵌入原理　

将ＤＦＴ系数用自定义的量化方法进行修改，通　

过将秘密数据隐藏在量化值的奇偶特性中实现秘密　

信息的隐藏，提取时只需要隐秘图像即可，实现了秘　

密图像的盲提取．具体步骤如下．　

１．将６４个ＤＦＴ系数按ｚ扫描中的由低频到高　

频的顺序排列，抽取第１２位到２７位作为嵌入秘密　

数据的１６个ＤＦＴ域系数：Ｆ，　，Ｆ　…，Ｆ　．　

２．选定１６个系数的量化步长，记为ｑ，　，ｑ　…，　

２００７年第１２期　福建　电脑　６３　浅谈图像中的信息隐藏技术　吕秀鉴．贾永胜　（石家庄职业技术学院计算机系河北石家庄０５００８１）　【摘要】：随着互联网的发展，各种信息的数字化趋势，使用者可以大量地、毫无限制地复制、更改资料，而资料所有者　的著作权受到很大的威胁．信息隐藏技术正在被用于解决这项严肃的课题。本文在介绍信息隐藏相关概念的基础上，提供了　两种在图像中隐藏信息的技术．并加以比较。　【关键词】：信息隐藏，图像，嵌入　正文：　信息隐藏是一门非常古老的科学　早期的许多传统隐藏技　术．都是将信息隐藏在文章中．由于在嵌入信息时需要相当程度　的词汇和语义等素养．所以通常无法隐藏大量信息，且难度较　大。近年来。随着电子计算机技术的进步，传统秘密通信方式也　发生了重大变革。图像、音频、视频等数字媒体的信息量大，通过　计算机的处理，我们可以轻易的将人类感官系统所无法察觉的　细微变化分析出来．克服传统信息隐藏技术所面临无法传递大　量资料的困境　许多将信息隐藏于各种数字媒体的相关软件被　陆续开发出来．在电脑的帮助下．使用者可以轻易地将信息大量　隐藏于各种数字媒体之中。从此，使用者不再局限于特定的情报　或军事单位．一般的商业或个人通讯都可利用这项技术来加强　对通讯资料的保护。　所谓信息隐藏，就是将信息隐藏于另一份媒体之中，通常我　们称这个媒体为掩护媒体ｃｏｖｅｒ－ｍｅｄｉａ）．隐藏的动作称为嵌入　（ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ），掩护媒体经嵌入信息后变成一份伪装媒体（ｓｔｅｇ０一　ｍｅｄｉａ）。所以信息隐藏就是将信息本身的存在性（ｅｘｉｓｔｅｎｅｅ）隐藏　起来．让人察觉不到。发展信息隐藏技术之目的，并不是取代加　解密技术，而是对通讯提供另一层次的保护。所以信息在嵌入到　掩护媒体之前，最好先经过加密。这样做的好处是，除了可以保　护机密信息外．更重要的是可以增加嵌入行为的不可侦测性　（ｉｎｄｅｆｅｃｔｉｂｉｈｔｙ），这也是这门技术的一项主要需求。　信息隐藏用途广泛，在秘密通讯领域中的应用由来已久：用　来保护著作权、知识产权时，就是所谓的数字水印技术；还可用　来对信号进行错误检测。以提高信息传输时的质量。信息隐藏也　因其用途不同而有不同的要求：最基本的要求是隐藏的信息不　容易被人的感官所察觉（ｉｍｐｅｒｃｅｐｔｉｂｉｌｉＬｖ１，对应于各种应用的要　求程度也有所不同．数字水印在这方面的要求就高于秘密通讯：　数字水印与秘密通讯在强韧￣（ｒｏｂｕｓｔＩｌｅｓｓ）方面对经过裁减滤波　器压缩等各种图像处理后．仍能提取出隐藏的信息有较高的要　求：至于安全性（ｓｅｃｕｒｉｔｙ）￣ｌＵ是秘密通讯最为重要的考虑因素。　图像中的信息隐藏有许多种不同的方法．根据隐藏时所处　理的定义域来说，可以分为空间域（ｓｐａｔｉａｌ　ｄｏｍａｉｎ），直接处理像　素值（ｐｉｘｅ１），与频率域ｆｉｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｏｍａｉｎ），处理经过快速傅立叶变　换　ｎ１、离散余弦变换ｆＤＣ　或离散小波变换ｆＩ）Ｗｎ后得到的系　数。　信息隐藏的方法．最简单的一种是修改数值或系数的最后　一个位：￣（Ｌｅａｓｔ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｂｉｔ）：将数值以二进制表示后．将所要　隐藏的信息写入最后一个位元　在空间域中隐藏信息通常使用　此法．因为空间域中的像素值无法做大幅度的改动一极易被人　眼所察觉．若采用此法方能兼顾不可见度与隐藏的信息量。但也　由于是极小的更改．抗压缩与其他图像处理的强韧性不可能太　好．这是此方法的缺点　因此技术人员又推出新的机制．使用密钥（ｋｅｙ）来控制信息　的隐藏：以隐藏信息和密钥决定原图必须修改的位置与方式。间　接地隐藏信息　对于隐藏信息作预先处理．以伪随机（ｐｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍ）、扩频　ｆｓｐｒｅａｄ　ｓｐｅｃｔｒｕｍ）等程序，再加以隐藏，能使信息更隐密，提升安　全性。若使用错误更正码．则能增加信息的正确性，但是所能加　入的信息量相对地必须减少。以下介绍两种方法，并做简单的比　较。　方法一：Ｒｏｂｕｓｔ　Ｄａｔａ　Ｈｉｄｉｎｇ　ｆｏｒ　Ｉｍａｇｅｓ　首先将原图经过小波变换ｆＩ）Ｗｎ；欲隐藏的图片信息（此处　也可以是其他形式的信息１分成２ｘ２的区块，以搭配ＢＣＨ编码，　并且使用量化演算法的向量量化．以最小失真规则找出对应的　码向量．得到代表信息的索引，将索引以ＢＣＨ编码），乘上ｄ之　后与ＤｗＴ分组后的系数相加：最后做反离散小波变换ｆＩＤＷｎ，　信息成功地隐藏至影像中　ｄ控制隐藏信息所要加入的强度。原　图ＤＷＴ系数可依需求不同使用不同的分组方式．若使用频率来　分组可以考虑人眼视觉系统以增加隐藏信息的不可见度．或者　使用密钥来记录分组的方式能提高资讯的隐密性。　方法一编码器／嵌入隐藏信息流程图　解码的部分．分别将原图以及含有隐藏信息的图做离散小　波变换．除以编码时乘上的ｄ．作ＢＣＨ解码得到索引后查量化　时使用的码表，得到当初隐藏的信息。　７Ｙ￣－－Ｓｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ　Ｉｍａｇｅ　Ｓｔｅｇａｎｏｇｒａｐｈｙ　这个方法特色在于对要隐藏的信息作了很多处理．首先用　第一组密钥将信息加密，经过错误更正编码．再与使用第二组密　钥产生的伪噪声调制．第三组密钥则用来在调制后的数列中插　入空白．最后加入原图中，最后经过量化得到含有隐藏信息的图　片。　方法二编码器，嵌入隐藏信息流程图　上述的两个方法分别是在频率域上及空间域上运作．根据　使用者的需求来决定该使用那种算法是个很重要的问题．方法　一使用小波变换、量化、编码等步骤，花费的运算成本明显大于　方法二．但其隐藏的信息量及原本图像和藏有信息的图像差异　性都说明方法一虽然较为费时．但其效果是优于方法二的．另一　方面虽然方法二对于隐藏信息作了许多保护．但因为直接处理　空间域的像素值，其经过压缩后的强韧性仍不及方法一。综合上　述两点可知．图像中的信息隐藏选择频率域来作处理较为适宜。　信息隐藏技术虽然取得了不少研究成果．但大多应用仍处　于起步阶段．系统的抵抗攻击能力还很弱．安全性受到很大的挑　战，距离实用化还有一定的距离。目前，为了提高信息的隐密性，　算法的设计越来越复杂．如何兼顾系统运算量、（下转第６５页）

第１９卷第２期　２０１０年６）ｑ　湖　南　城　市　学　院　学　报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｃｉｔｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　、ｂ１．１９　Ｎｏ．２　Ｊｕｎ．２０１０　

空域图像隐藏信息检测技术研究　

周翠红　，秦姣华　，左伟明　，贾丽媛　

（湖南城市学院ａ．计算机科学系；ｂ．数学与计算机科学学院，湖南益阳４１３０００）　

摘要：隐藏信息检测技术是对信息隐藏技术的攻击技术，是对抗非法信息传播的一个重要手段，也是　衡量隐藏系统安全性的一个重要手段．针对常用的数字图像隐写载体，回顾图像隐藏信息检测技术的研究进　展．重点针对空域ＬＳＢ替换隐写的检测与隐藏信息量估计进展，针对克服了统计不对称性的ＬＳＢ匹配嵌入检　

测或嵌入率估计进展，以及针对调色板图像隐写的检测研究进展．对于反隐写研究的发展趋势和面临的新问　题也作了讨论．　关键词：隐写分析；隐藏信息检测；信息隐藏；图像　中图分类号：ＴＰ３９１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—７３０４（２０１０）０２－００５５－０６　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｄｄｅｎ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｄｏｍａｉｎ　ｏｆ　Ｉｍａｇｅｓ　

ＺＨＤ　Ｃｕｉ—ｈｏｎｇ　，ＱＩＮ　Ｊｉａｏ—ｈｕａ　，ＺＵＯ　－ｍｉｎｇ　，　Ｌｉ—ｙｕａｎ　（ａ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ；ｂ．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｈｕｎａｎ　Ｃｉｔｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｙａｎｇ，Ｈｕｎａｎ　４１３０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｔｔｅｍｐｔｓ　ｔｏ　ｂｒｅａｋ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．ａｎｄ　ｈｅｎｃｅ，ｉｔ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ａ　ｍｅａｎ　ｏｆ　ｃｏｍｂａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｌｌｅｇａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅ　ｔｏ　ａｓｓｅｓｓ　ｔｈｅ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．Ａｉｍｅｄ　ａｔ　ａ　ｃｏｍｍｏｎｌｙ　ｕｓｅｄ　ｃｏｖｅｒ　ｍｅｄｉａ，ｉ．ｅ．，ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｉｍａｇｅ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｒｅｖｉｅｗｓ　ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｆｒｏｎｔｉｅｒ　ｏｆ　ａｎｔｉ—ｓｔｅｇａｎｏｇｒａｐｈｙ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．　Ｅｍｐｈａｓｅｓ　ａｒｅ　ｌａｉｄ　ｏｎ　ｔｈｒｅｅ　ｉｓｓｕｅｓ：ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ＬＳＢ　ｓｔｅｇａｎｏｇｒａｐｈｙ；ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＬＳＢ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｓｔｅｇａｎｏｇｒａｐｈｙ　ｔｈａｔ　ａｖｏｉｄｓ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃ　ａｂｎｏｒｍａｌｉｔｙ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅａｒｌｙ　ｓｉｍｐｌｅ　ＬＳＢ　ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ，ｅｉｔｈｅｒ　ｒｅｖｅａｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ　ｏｆ　ｓｅｃｒｅｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ａ　ｓｕｓｐｅｃｔｅｄ　ｉｍａｇｅ　ｏｒ　ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｄａｔａ；ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｓｔｅｇａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｐａｌｅｔｔｅ　ｉｍａｇｅｓ．Ｓｏｍｅ　ｎｅｗ　ｔｒｅｎｄｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｆａｃｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｔｅｇａｎａｌｙｓｔｓ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｇａｎｏｇｒａｐｈｙ；ｓｔｅｇａｎａｌｙｓｉｓ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｈｉｄｉｎｇ；ｉｍａｇｅ　

实验四 二值图像信息隐藏

一、实验目的

了解二值图像的特点，掌握基于二值图像的信息隐藏原理，读懂两种基于二值图像的信息隐藏方法，并自己设计另一种二值信息隐藏的方法。

二，实验环境

（1）Windows XP操作系统；

（2）MATLAB 7.2版本软件；

（3）二值图像文件。

三、实验原理

二值图像又称为单色图像或黑白图像，一般用1或0表示黑色或白色像素点，利用二值图像信息隐藏的方法主要是根据图像中黑白像素数量的比较来隐藏信息。

方法一：把一个二值图像分成一系列矩形图像区域B，某个图像区域B中黑色像素的个数大于一半，则表示嵌入0；如果白色像素的个数大于一半，则表示嵌入1。但是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，为了达到希望的像素关系，则需要修改一些像素的颜色。

方法二：采用游程编码方法在二值图像中隐藏信息。秘密信息嵌入时修改二值图像的游程长度，如果秘密信息位是0，则修改该游程长度为偶数；如果为1，则修改游程长度为奇数；如果秘密信息的取值与游程长度的奇偶性相匹配，则不改变游程长度。

方法三：将二值图像分块，使用一个与图像块大小相同的密钥二值图像块，与每一个图像块按像素进行“与”运算，“与”运算的结果可以确定是否在该块中嵌入数据，或嵌入怎样的数据。

四，实验步骤

下面以方法三为原理，进行实验。

1. 嵌入秘密信息

主要思想：首先将载体图像分块，块数为秘密信息的二进制码个数，分块大小为载体图像的长和宽分别除以块数；设定一个与图像块大小相同的密钥二值图像块，具体为一个8×8的数组，其中前4行全为1，后4行全为0；将载体图像块与密钥二值图像块进行“与”运算。经过运算后，参与统计的像素变为前4行。接下来统计“有效”像素黑白的个数，某个图像区域B中黑色像素的个数大于“有效”像素一半，则表示嵌入0；如果白色像素的个数大于“有效”像素一半，则表示嵌入1。但是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，为了达到希望的像素关系，则需要修改一些像素的颜色。