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。

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。