[发明专利]一种基于图像集的数据隐藏方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像集的数据隐藏方法，属于图像处理技术领域，可用于地面设备之间、地面对航天器、航天器对地、航天器之间数据的安全和高效传输。

背景技术

数据隐藏也称为信息隐藏，是将秘密信息隐藏到载体中，对载体的影响难以觉察。载体可以是音频、图像、文本等。随着数字图像分辨率的增加，数字图像越来越大，如将数据隐藏于数字图像，则总趋势是隐藏量越来越大。信息隐藏可分为有损信息隐藏和无损信息隐藏，无损信息隐藏在秘密信息无损提取后还能正确恢复原始图像，是一种重要的信息隐藏类型。目前的无损信息隐藏算法多基于直方图移位技术或者差值扩展技术，这两种技术由于各自的缺点，在实际中应用时存在容量小等许多问题。总之，信息隐藏可以在载体大小不变的情况下传输更多的数据，提高数据存储以及传输的效率，提高信息传输的安全性。载体图像的质量评价一般以峰值信噪比PSNR为评价指标。目前图像数据隐藏、特别是图像无损信息隐藏方法，主要存在以下问题：

（1）图像隐藏容量、图像质量因载体图像变化可能相差很大；

许多算法对一部分图像隐藏效果好，对另一部分图像隐藏效果却不好，随载体图像特性变化而变化，图像隐藏如用客观评价准则来说，隐藏容量或峰值信噪比PSNR可能相差很多。同样的隐藏方法，对某一图像隐藏，隐藏容量较大，对另外的图像进行隐藏，隐藏容量可能较小。

（2）基于直方图的方法隐藏容量受直方图限制难以提高。

基于直方图的方法隐藏容量不超过图像直方图峰值。而图像的直方图和载体图像特征密切相关，图像选定则直方图峰值就固定了，直方图峰值难以提高，导致容量有限、难以突破。

（3）基于直方图的方法进行信息隐藏时，一些附加信息需要单独传输。

基于直方图的隐藏方法需要直方图信息（如峰值信息、像素值信息等）才能恢复秘密信息，而这些信息无法和秘密信息一起采用直方图方法隐藏传输，必须单独传输，增加了通信信道也增加了传输的复杂性。

（4）现有基于直方图的信息隐藏方法安全性不高。

由于在秘密信息嵌入时对原始载体图像直方图造成了改变，含密图像直方图和原始图像直方图有了明显的改变，攻击者可以通过直方图分析破解。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于图像集的数据隐藏方法，实现了数据的高效隐藏，为数据安全、高效的存储和传输提供手段，解决了现有信息隐藏技术容量不大、隐藏容量不稳定以及安全性差的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于图像集的数据隐藏方法，其步骤如下：

（1）选择与待传输的原始载体图像的大小相同的基础图像组成的图像集；

（2）对原始载体图像进行防溢出处理得到载体图像并将其最后几位像素作为保留像素区；

（3）对载体图像和基础图像进行减法运算得到差值图像并计算差值图像的直方图，选出直方图峰值最大的差值图像及直方图峰值最小的差值图像；

（4）计算直方图峰值最大的差值图像的两个峰值，并记录直方图峰值最大的差值图像及峰值最小的差值图像对应的基础图像的序号；

（5）采用基于直方图的信息隐藏方法将秘密信息嵌入峰值最大的差值图像中得到含密差值图像，并在保留像素区嵌入直方图峰值最大的差值图像及峰值最小的差值图像对应的基础图像的序号以及直方图峰值最大的差值图像的两个峰值对应的两个像素灰度值；

（6）把含密差值图像与直方图峰值最大的差值图像对应的基础图像进行加法运算得到含密图像；

（7）将含密图像与直方图峰值最小的差值图像对应的基础图像进行按位异或运算，将含密图像转化为最终含密图像进行传输；

（8）接收端接收最终含密图像并从最终含密图像的保留像素区中提取直方图峰值最大的差值图像及峰值最小的差值图像对应的基础图像的序号以及直方图峰值最大的差值图像的两个峰值对应的两个像素灰度值；

（9）将最终含密图像与直方图峰值最小的差值图像对应的基础图像进行异或运算得到含密图像，将含密图像与图像集中对应的基础图像相减获得含密差值图像；

（10）从含密差值图像中提取秘密信息并恢复步骤（3）中的差值图像；将差值图像与对应的基础图像相加恢复载体图像。