[发明专利]基于二维直方图修改的JPEG图像可逆信息隐藏方法

说明书

本发明提供一种基于二维直方图修改的JPEG图像可逆信息隐藏方法，通过解码产生DCT系数；将量化的系数分成对，构建二维直方图；根据嵌入信息长度计算阈值Th，根据自适应选择JPEG图像嵌入信息的最佳频段计算阈值Tp；通过二维直方图映射方式，将可逆信息嵌入在阈值范围内的系数。本发明方法隐藏了嵌入信息，维持原始JPEG图像的文件大小，保证在嵌入信息后无损恢复原始JPEG图像。

技术领域

本发明属于多媒体信息安全领域，尤其是涉及一种新型二维直方图映射可逆信息隐藏方法。

背景技术

信息隐藏属于一种新兴信息安全技术，它是将信息秘密嵌入到多媒体载体的过程，具有极其重要的理论研究与实际应用价值，但在一些应用场合如医学诊断、法庭举证、艺术作品中，不仅需要嵌入信息对原始载体进行保护，还要能无损地恢复原始载体。可逆信息隐藏技术的目的在于能够将原始载体从含密载体中无损恢复，同时能准确地提取秘密信息，其研究主要应用在隐秘通信、版权保护、多媒体篡改取证、云服务器认证和管理等诸多领域。

图像信息隐藏作为信息隐藏的一个重要分支已经发展了很多年，国内外也出现了很多种用于图像的信息隐藏方法，但大多数是基于空域图像的算法，而JPEG图像格式在日常生活中应用广泛，对其隐藏算法的创新与优化具有重大意义。

发明内容

本发明为基于二维直方图修改的JPEG图像可逆信息隐藏方法，在现有空域图像类算法的基础上，本发明提供高分辨率、大尺寸图像的信息的嵌入和加密，以及图像的无损恢复。

本发明的技术方案为：

一种基于二维直方图修改的JPEG图像可逆信息隐藏方法，包括以下步骤：

S1：将原始JPEG图像进行熵解码得到量化的DCT系数，对于每一个8*8块，将量化的DCT系数分为32对，舍弃第一对，构造基于DCT系数的二维直方图；

S2：计算每个8*8块中零系数个数，根据所嵌入秘密信息的长度确定阈值Th，自适应选择JPEG图像嵌入信息的最佳频段，其最佳频段阈值设为Tp；

S3：当该块中零系数个数不小于阈值Th，所处频段小于阈值Tp的DCT系数对用来嵌入信息，将辅助信息与秘密信息通过构造的二维直方图映射方式一起嵌入到JPEG图像中；

S4：在所有信息被嵌入后，将DCT系数进行熵编码得到含秘JPEG图像。

优选地，步骤S2中，自适应选择主要通过以下方法实现：

计算每个8*8块中零系数的个数N，选择零系数大于Th的块用来嵌入秘密信息，Th为预设的零系数阈值，根据待嵌信息的容量设定一个阈值Th：

当NTh时，该块不嵌入信息，DCT系数对不作改动；

当N＝Th时，该块被选中，并在选中的块中继续优先选择低频段的系数对，按照Zig-zag顺序扫描DCT系数，第一对DC系数与AC₁系数跳过，从AC₂系数开始至AC₆₃系数中选择最佳频段的系数对，其阈值设为Tp，在阈值范围内的系数对都被选来进行二维直方图平移，处于其他频段的系数对不作改动。由此保证在修改信息时，在阈值Tp范围外的系数不被改动，图像在嵌入信息时无损。

优选地，所述Th的范围在0～62。该范围满足嵌入信息的长度范围。

优选地，所述Tp的范围在1～31。该范围为自适应选择JPEG图像嵌入信息的最佳频段。

优选地，步骤S3中，二维直方图映射方式通过以下方法实现：

二维直方图以平面直角坐标系的形式表达，其中c1为横轴，c2为纵轴；

系数对(c1,c2)的取值情况，其操作、修改方向、待嵌比特位b与改变后的值对应关系如表1所示：