[发明专利]一种基于空域特性的JPEG图像自适应隐写方法

说明书

本发明提供一种基于空域特性的JPEG图像自适应隐写方法。对JPEG载体图像做预处理，基于空域统计分布特性，计算每个子块在空域的块能量；计算各频段系数修改后对应块能量变化量，得到各DCT系数修改后对应的块能量变化量；考虑邻近子块能量值，得到隐写失真代价函数；将失真代价函数与矩阵编码相结合，提高隐写安全性。现有JPEG隐写算法，通常是基于JPEG图像的频域统计分布特性设计隐写失真代价函数。经实验证明，本隐写方法可使隐写后的图像具有很高的安全性。因此，本发明方法对隐秘通信等应用领域具有重要意义。

技术领域

本发明涉及数字图像处理领域，更具体地，涉及一种基于空域特性的JPEG图像自适应隐写方法。

背景技术

隐写术是信息隐藏学的一个重要分支，它是解决通信安全问题的一种有效方法。隐写术可以将特定的秘密信息隐藏在某种公开信息之中，而不损坏载体的视听觉质量，由于对外表现的是载体信号的内容和特征，有公开信息作掩护，因此第三方不会感觉到秘密信息的存在。在隐写的基础上再运用密码技术可以进一步增强信息隐藏的安全效果。隐写术作为信息安全传输的重要手段，可以应用于军事、情报、国家安全等层面。JointPhotographic Experts Group(JPEG)压缩图像是目前互联网上运用最为广泛的图像格式，现有的JPEG隐写算法，通常是基于JPEG图像的频域统计分布特性设计隐写失真代价函数，来度量每个DCT系数被改变可能引进的失真。本发明以JPEG图像为载体，基于JPEG图像的空域统计分布特性设计隐写失真代价函数，研究新的自适应隐写方法。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种基于空域特性的JPEG图像自适应隐写方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于空域特性的JPEG图像自适应隐写方法，包括以下步骤：

S1：对JPEG载体图像做预处理，基于空域统计分布特性，计算每个子块在空域的块能量；

S2：计算各频段系数修改后对应块能量变化量，得到各DCT系数修改后对应的块能量变化量；

S3：考虑邻近子块能量值，得到隐写失真代价函数；

S4：将失真代价函数与矩阵编码相结合，提高隐写安全性。

优选地，步骤S1中，具体包括以下步骤：

S1.1：读取原始JPEG载体图像量化后的DCT系数，将每一个8×8子块解压到空域，得到各子块对应的空域像素值，计算每个子块的空域像素值的标准差作为块能量，一副有M×N个DCT系数的JPEG图像由M×N/64个DCT子块组成，用符号D_m,表示第m行第n列的子块能量，其中0≤m≤M/8-1；0≤n≤N/8-1，对每一个8×8子块的空域像素值取绝对值后求标准差，即得到第m行第n列的子块能量D_m,n；

S1.2：运用反锐化掩膜法(USM)对大小为M×N的原始JPEG载体图像在空域进行锐化，先做高斯模糊(半径可调)，提取低频成分，然后把原始图像减去低频成分获得高频成分(间接提取高频)，再对高频成分与阈值(阈值可调)比较，比阈值大的才进行增强(提高抗噪声性能)，从而提取细节，然后对细节进行一定的增强(增益可调)，最后把增强的细节叠加到原始图像中，得到原始图像在空域的增强图像；

S1.3：运用Canny边缘检测法检测上述得到的增强图像在空域中的边缘信息，将提取的为边缘信息的像素点标为1，非边缘的像素点标为0，得到M×N的边缘信息标记图，将该图划分为一个个8×8子块，计算每个8×8子块中标为1的个数，将第m行第n列的子块中标为1的个数记为s_m,n；