JPEG比特流加密域大容量可逆数据隐藏

兼顾加密JPEG图像的隐藏容量和安全性,提出一种JPEG比特流加密域可逆数据隐藏新方法。该算法设计了一种块间置乱与块内加密相结合的JPEG比特流加密方法,不仅实现对图像块的伪随机置乱,还实现了熵编码块的霍夫曼编码和扩展位的全加密,降低信息泄露可能性的同时,提高了算法抵抗唯密文攻击的能力。同时,该算法生成的加密JPEG比特流与JPEG解码标准兼容,解码得到的加密图像类似随机噪声且与原始图像大小相同,所有图像块熵编码都可以用来隐藏附加信息,有效解决了隐藏容量与安全性之间的矛盾。对比分析了算法的安全性、文件大小和隐藏容量等性能。实验仿真结果表明本文算法能有效抵抗唯密文攻击,隐藏容量是现有最新同类算法的4倍以上。

一种基于排序的JPEG码流无损水印算法

提出了一种基于排序的直接在JPEG码流中嵌入水印的算法,该方法在保证嵌完水印后图像无失真的条件下提高了嵌入容量。根据对JPEG图像中可变长度码使用情况的统计分析,通过将一幅图像中没有使用过的可变长度码映射为使用过的可变长度码来嵌入水印。在建立映射关系之前,首先对码流中出现过的可变长度码依据其在码流中出现的频率进行排序,然后使用排序后的结果建立映射关系,从而提高可变长度码的利用率,进而提高嵌入容量。在水印嵌入过程中,根据相应的映射关系和水印信息将码流中出现的可变长度码替换为映射的可变长度码。分析和实验结果表明,这种方法能够实现较高容量的水印嵌入,并且嵌完水印后图像无失真。

全体变长编码映射的JPEG可逆信息隐藏

目的JPEG(joint photographic experts group)作为一种广泛使用的图像格式,对其进行可逆信息隐藏有实际应用价值。大多数以JPEG图像为载体的可逆信息隐藏方案会导致图像质量降低和文件膨胀。由于在JPEG比特流中,并没有使用较多的变长编码(variable-length code,VLC),因此以未使用的VLC替换已使用的VLC可以实现秘密信息的无损嵌入,但这类方法的嵌入容量有限,且会导致文件膨胀。为了实现更大的嵌入容量并更好地控制文件膨胀,本文提出了新的全体VLC映射方案。方法首先,重排序原始比特流中的行程长度/幅值大小(run/size value,RSV),获得去除编码冗余的载体;然后,引入中间VLC的概念,根据VLC频数分布,确定使文件膨胀大小相对于嵌入载荷最小的最优中间VLC映射模型;接着,通过计算模拟嵌入下的文件膨胀大小,确定构建最优中间VLC映射所需的嵌入VLC和中间VLC集合;最后,根据最优中间VLC映射关系修改定义哈夫曼表和JPEG比特流实现秘密信息的嵌入。结果实验在USC-SIPI数据库上与基于DCT(discrete cosine transform)系数修改和基于VLC映射的方法进行对比。相较于基于限长VLC映射的方法,对不同的载体图像,本文方法的嵌入容量有540倍较大提升。与现有的典型可逆信息隐藏方法相比,在相同的嵌入容量下,本文方法嵌入造成的文件膨胀大小明显降低。对QF(quality factor)为90的载体图像嵌入1.8×104比特的秘密信息,本文方法造成的文件膨胀最高可降低46%。实验结果验证了RSV重排序的有效性,且提出的最优中间VLC映射可以在提供较大嵌入容量的同时保持较小的文件膨胀。结论本文提出全体变长编码映射的JPEG可逆信息隐藏方法,通过构建最优的中间VLC映射,可以保持载体图像不失真并提供较大嵌入容量,且使文件膨胀更小。