实时网络信息双重加密可逆隐藏算法仿真

针对当前多数可逆信息隐藏算法难以抵御选择明(密)文攻击,含密信息的视觉效果差、嵌入容量小且耗时长等问题,提出基于混沌序列的实时网络信息双重加密可逆隐藏算法。运用两种置乱方式对网络信息进行双重加密,第一次加密采用混沌序列加密算法对网络信息位置进行全局置乱。第二次加密依据另一组混沌序列对目标像素值中0bit、1bit再次置乱,以保证能够防御选择明(密)文攻击。在信息双重加密域中,采用待嵌入信息构造伪像素用于替换目标像素,实现信息的快速嵌入。根据密钥计算从密文信息中直接提取已嵌入的信息。接收方对信息解密后,提取出目标像素的每个比特数据恢复出原始网络信息,实现双重加密下的可逆信息隐藏。实验结果表明,所提算法克服了当前算法难以抵御选择明(密)文攻击的缺陷,具有信息嵌入快速高效、容量大等优势。

图像可逆隐藏综述

可逆隐藏(reversible data hiding,RDH)是一种能够将原始载体从含密载体中无损恢复的特殊信息隐藏技术.使用可逆隐藏不仅能从含密载体中提取所嵌入信息,同时也能将原始载体从含密载体中无损恢复.不同于数字水印和隐写这2类传统的信息隐藏技术,可逆隐藏主要注重于嵌入算法的可逆性以及含密载体和原始载体之间的失真度量.一般而言,可逆隐藏不具有任何鲁棒性,其性能评价主要关注于含密载体和原始载体之间的嵌入失真.由于这种无损恢复的特性,近20年来,可逆隐藏在信息隐藏领域中得到了很大程度的关注,并且可逆隐藏技术也在某些领域中得到了初步的实际应用.以数字图像为载体,简要回顾了现有的可逆隐藏技术,包括四大类方法:基于无损压缩的可逆隐藏、基于整数变换的可逆隐藏、基于扩展和移位的可逆隐藏以及图像内容自适应的可逆隐藏.

基于二次差值的彩色图像可逆隐藏

针对现有大多数的隐藏算法数据隐藏量较少的问题,本文提出一种基于二次差值的彩色图像可逆数据隐藏算法,实验结果表明,本算法的数据嵌入容量有较大提高。

一种改进的彩色图像可逆隐藏算法

在图像可逆数据隐藏领域，基于灰度图像的Tian差值扩展是比较经典的算法，后续的大多数算法都是在它的基础上进行改进。本文提出一种二次双向嵌入的彩色图像可逆数据隐藏算法，采用实用性较强的彩色图像进行实验，与现有的多数算法相比，对载体图像的质量损失不变的情况下，嵌入数据的量有较大提高。

基于运动矢量的视频可逆隐藏算法

针对现有的基于运动矢量的视频信息隐藏算法存在破坏矢量局部最优性这一问题,提出一种基于视频运动矢量的可逆信息隐藏算法。算法对利用增强预测区域搜索(enhance predictive zonal search,EPZS)算法得到的最优预测矢量与运动矢量的差值进行微调,在差值的最低有效位嵌入水印。通过矢量差值扩展,实现了解码端运动矢量的无损恢复,让信息的嵌入不影响矢量的局部最优性,保证了解码视频质量不受运动矢量改变的影响。与传统的基于运动矢量的信息隐藏算法相比,本算法在嵌入水印的同时未大幅增加引入码流量。实验结果表明,该算法在控制码流和解码端的视频质量方面均具有良好的性能。

针对顶点策略优化的三维模型可逆数据隐藏算法

随着3D打印技术和云计算的普及发展,三维模型的数据安全和隐私安全日益受到重视,研究模型无损恢复和存储海量数据的隐藏方法具有重要意义。基于此,以三维网格模型为载体,提出一种顶点策略优化的可逆数据隐藏方法。首先,对网格模型顶点进行划分,在全邻域中生成新的重心集合,根据改进的预测策略预测所有顶点集合的MSB以确定最大嵌入位;其次,在接受端应用顶点处拉普拉斯算子得到光滑恢复模型;最后,采用平均曲率可视化分析。为证明该算法的有效性,选取不同大小的网格模型与其他传统算法的嵌入率、SNR以及恢复模型进行对比。结果表明,该算法不仅提高了嵌入率,还在保留恢复模型局部细节特征的同时有效去除噪声,提高了模型恢复质量和视觉效果,进一步达到数据隐私安全的目的。

基于二维模运算的高效率可逆信息隐藏方案

针对在较大数据量传递的场景中使用可逆信息隐藏(RDH)保护数据时嵌入效率和抗检测能力较低的问题,提出一种基于二维模运算的高效率可逆信息隐藏方案。首先通过模运算较小的修改像素值嵌入较大的信息量,再结合增强的进制转换系统增加嵌入位数,最后使用折半法结合双图像赋予可逆性。在USC-SIPI标准图像库上进行的仿真实验结果表明,在嵌入高达100万比特秘密信息时,所提方案的隐写图像的峰值信噪比(PSNR)值保持在40 dB左右,且该隐写图像可有效抵抗RS(Regular Singular)隐写分析、像素差直方图(PDH)隐写分析和位平面隐写分析的静态攻击。因此,所提方案有效提高了对原始图像的嵌入效率,同时具有良好的抗检测能力。

基于顶点划分和坐标标准化的密文域3维网格模型可逆信息隐藏

密文可逆信息隐藏技术可以在加密载体中利用冗余空间额外嵌入信息,在传输过程中保障载体和信息的隐私安全,载体接收者还可以实现无损地提取信息和恢复载体.3维网格模型作为新型的数字媒体,其文件结构与传统的图像等数字媒体存在着不同,并且在该领域的研究相对较少.如何提升模型的嵌入容量是目前需要解决的问题.将图像领域多个高有效位预测算法直接迁移到3维模型中应用时,由于数据的存储格式与图像媒体不同,使得算法的预测性能受到了限制.因此,提出了将顶点坐标值标准化处理,消除符号位带来的影响,提升了预测算法的性能.为了进一步减少无用的辅助信息,嵌入集顶点的筛选被加入实验中,成功地为有效载荷腾出空间.实验表明,提出的方法与现有方法相比,在保证无损和可分离地恢复模型与所嵌入的信息的同时,获得了最高的嵌入容量.

基于像素预测和秘密图像共享的可逆信息隐藏

为增强图像加密的安全性以及增加加密图像的信息隐藏容量,提出一种基于像素预测和秘密图像共享的可逆信息隐藏算法。首先,利用共享矩阵逐行处理图像并分存为四个共享图像;其次,利用二维混沌映射生成随机密钥加密共享图像;再次,利用中值边缘检测器(MED)预测共享图像中可嵌入位置的像素值,预测值与原像素从高位开始比对相同的位数,根据规则记录标签值,提取参考像素的高三位与认证信息存入可嵌入位;最后,将标签值存入参考像素高位,剩余的可嵌入位为所提算法的嵌入容量。实验结果表明,所提算法不仅能够为信息隐藏提供大容量的嵌入空间,而且能够实现可逆数据隐藏并根据(k,n)阈值策略实现加密图像的无损复原。

基于国密加性同态的医学影像可逆信息隐藏方法

医学影像共享是医疗信息云共享中最重要的部分,因为医疗信息80%以上是医学影像,但信息共享面临数据安全、隐私保护和信息检索等问题。虽然已有很多密文域可逆信息隐藏(RDH-EI,Reversible Data Hiding in Encrypted Image)方案,但一般不能直接应用于DICOM医学影像上。为了满足云服务中DICOM文件的隐私保护和信息检索需求,文章提出一种基于ZUC加性同态和多层差值直方图平移的DICOM图像RDH-EI方案。所提方案不改变DICOM文件格式,不增加文件大小,且图像解密和信息提取可分离。实验结果表明,所提出的方案具有良好的灵活性和计算效率,是一种适用云共享的RDH-EI方案。

密文域可逆信息隐藏研究进展及技术难点分析

密文域可逆信息隐藏技术融合了加密技术和信息隐藏技术的双重优势,旨在实现公开信道上数据内容的隐私保护和信息的可逆嵌入功能,以应对云环境下日益复杂的用户应用需求。本文从密态数据管理、情报隐蔽通信、军事协同作战、技术融合创新4个应用场景分析密文域可逆信息隐藏的研究价值,根据信息嵌入与数据加密的操作关系对密文域可逆信息隐藏分类,对不同嵌入框架下的技术发展进行阐述和总结。同时,从嵌入性能提升、可分离性实现、图像的加密安全性、满足云环境下的应用需求4个方面对密文域可逆信息隐藏的技术难点进行剖析,并对后续研究方向进行分析和展望。

基于JPEG图像的模块化可逆信息隐藏方法

当前的可逆信息隐藏方法为了寻求更好的嵌入性能,通常会基于给定的图像内容对修改模式和嵌入参数作出自适应的调整。然而,通过细化自适应程度或扩大解空间来寻找更优解时,会造成计算复杂度高、时间成本难以承受等问题。为此,提出了一种适用于JPEG图像的模块化可逆嵌入方法来提高自适应寻优的效率。通过比较不同情况下最优解的嵌入性能,对原有的解空间进行优化、筛选,从而生成一个适用于不同图像的通用修改模式集合。每一个修改模式被定义为在多直方图修改框架下的最优嵌入点集合。在嵌入时,为给定的图像内容自适应地从预设的解集中选定合适的修改模式。实验在USC-SIPI数据集上与五个具有代表性的方法进行了比较。相比于同类算法,所提算法可将峰值信噪比提升0.03~1.81 dB。对于文件大小扩展,所提算法的性能结果可比两个经典方法分别减少12.4%和5.1%。实验结果表明,相比于主流经典方法,该方法在含密图像质量和文件大小扩展方面有更好的性能表现,并能以较低的计算复杂度取得与最近的高效方法相近的自适应嵌入效果。

用于实现医学图像对比度增强的密文域可逆信息隐藏算法

针对现有密文域医学图像可逆信息隐藏算法存在解密图像视觉质量较低的问题,提出了一种基于差值直方图平移的密文域可逆信息隐藏算法。首先,发送方采用具有同态密文比较性质的加密算法对原始医学图像进行加密,从而保证医学图像的隐私内容不被泄露。然后,嵌入方利用同态性质对接收到的密文图像计算差值直方图,并通过平移差值直方图在密文图像中嵌入信息。为了获得较大的嵌入率,嵌入方可对密文图像进行多轮次信息嵌入。最后,接收方根据拥有的密钥种类对接收到的含有嵌入信息的密文图像进行信息提取、图像解密和图像恢复。实验结果表明,本文算法提升了解密医学图像的视觉质量,同时具有较高的嵌入率和安全性。

加密域灰度半色调图像的可逆信息隐藏

文章提出一种针对半色调图像的可逆信息隐藏算法,鉴于半色调图像信息冗余少的缺点,在嵌入水印前将载体图像的像素复制到两个相同的图像中,人为增加冗余。通过使用校验子编码来改变图像中的像素,将水印嵌入到第一个载体图像中;通过位替换,将水印嵌入到第二个载体图像中,得到两个隐秘图像。在提取阶段,先通过汉明码的校验矩阵处理第一个隐秘图像获得水印信息,并与第二个隐秘图像中的像素进行位替换,便可恢复载体图像。本方案适用于可逆性至关重要的数据隐藏应用场景,如印刷打印领域。

基于预测误差直方图的密文域可逆信息隐藏算法

预测误差扩展是可逆信息隐藏的一种重要方法,预测误差直方图比像素直方图更加集中,峰值点更尖锐。为了增加密文图像的嵌入容量,提出一种基于预测误差直方图的可逆信息隐藏算法,并利用Paillier加密算法的同态特性在密文域中直接嵌入秘密信息。在预处理阶段使用中值预测模型对像素值进行预测,将第一行和第一列作为参考像素,对除参考像素外的所有像素进行预测,生成预测误差直方图,并通过预测误差直方图确定嵌入位置。这种方法充分利用图像像素,增加了目标像素的嵌入位置,从而增加了算法的嵌入容量。测试结果表明,本文的方法有效地提高了嵌入容量。

基于LSB的JPEG灰度图像可逆信息隐藏方法

使用修改量化表等常规JPEG图像可逆信息隐藏方法,难以对抗格式转换造成的秘密信息丢失,例如,当JPEG转为PNG格式后再转回JPEG时,许多常规JPEG图像可逆信息隐藏方法都会失效。因此,探索了一种针对DCT量化前区块像素的改写模式,并利用LSB的思路将秘密信息嵌入JPEG灰度图像中。为了保证图片大小在隐写后的增加量在可控范围内,采用了先压缩控制图片大小再嵌入秘密信息的方式,确保了秘密信息能够被完整提取。结果表明,当嵌入8×8区块中靠近低频区域时,针对[0,0]或[1,1]或[2,2]单个位置的改写,与针对([0,0],[1,1])或([0,0],[2,2])2个位置的改写。与原始原图相比,最终得到的载密图片PSNR值均在50以上,SSIM值均在0.99以上,说明嵌入后的载密图片与原始图片相似程度很高,肉眼难以辨别。

基于最近邻像素预测的加密域可逆信息隐藏

针对现有的可逆信息隐藏算法在图像加密域应用场景下嵌入容量不高的问题,提出了一种基于最近邻像素预测的加密域可逆信息隐藏算法。充分利用自然图像的空间相关性,设计最近邻像素预测方法,计算预测误差,并进一步探究预测误差块分类规律,设计块内移位以及块重排方式,保留了块内相邻像素相关性。然后,通过动态标记块内误差区间以最大限度地空出冗余空间,达到提高嵌入容量的目的。选用5幅标准灰度图像及数据集BOSSbase、BOWS-2和UCID中的万余张灰度图像进行对比实验。结果表明:本文算法在安全性、可逆性和可分离性都满足的前提下,嵌入容量相比同类算法平均提升0.35~0.9 bpp(比特数)。

基于梯度分块的直方图平移可逆信息隐藏

针对大多数基于直方图平移的可逆信息隐藏中载体图像分块方法过于粗糙的问题,根据相邻像素之间具有相似特性,提出对载体图像按像素梯度进行分割,将图像分为平滑区域和粗糙区域。同时为减少像素的无效平移,只对平滑区域分块,并采用直方图的次峰值点进行双向移位实现信息可逆隐藏,同时将零值点嵌入图像;不需要单独传送峰值点和零值点信息,降低了通信负担。实验结果表明:所提方法在图像质量和峰值信噪比上具有明显的提升,可应用于保密传输等领域。

基于图像块高位平面无损压缩的可逆信息隐藏方法

提出了一种基于图像块高位平面无损压缩的密文域可逆信息隐藏算法.图像所有者对原始图像进行分块,通过块级别的加密算法进行加密,保留块内像素的相关性;信息隐藏者使用哈夫曼编码技术对图像块的高位冗余平面进行编码压缩,制造可用空间.接收者根据拥有的密钥实现数据提取、图像解密和图像无损恢复的分离操作.在不同纹理的图像测试中,本文算法的平均嵌入率达到了1.78 bit/像素,直接解密后标记图像的平均峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio,PSNR)为47.50 dB.测试结果表明:与同类算法相比,本文算法能够显著提高信息的嵌入率.

基于Tabu搜索的彩色图像可逆数据隐藏算法

针对当前算法对彩色图像进行可逆隐藏时无法获取最优嵌入数据,存在综合性能差以及加密性能差的问题,提出基于Tabu搜索的彩色图像可逆数据隐藏算法,首先对彩色图像进行加密,确定嵌入的位置,利用Tabu搜索算法提取出最优嵌入秘密数据,在加密图像时进行秘密数据的嵌入,对秘密信息以及图像进行预处理;其次接收者利用自带的密钥对已经嵌入数据的加密图像进行解密,同时对图像进行翻转恢复以及信息提取,实现彩色图像可逆数据隐藏。实验结果表明,所提算法的综合性能高以及加密性较好。