一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法
【專利摘要】本發(fā)明一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，采用大壓縮比壓縮的方法提取出反映待傳輸圖像質(zhì)量特征的控制數(shù)據(jù)，使用控制數(shù)據(jù)恢復(fù)的圖像和原始待傳輸圖像獲得原始待傳輸圖像的低質(zhì)量版本圖像，將控制數(shù)據(jù)通過信息隱藏到低質(zhì)量版本圖像進(jìn)行傳輸。傳輸過程中的圖像是原始待傳輸圖像的低質(zhì)量版本，并且非原始圖像，具有不怕截獲的特點(diǎn)，增加了圖像傳輸?shù)陌踩?，合法接收端可以通過隱藏的控制數(shù)據(jù)高保真的恢復(fù)出原始圖像。
【專利說明】一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像通信的方法，特別涉及一種在圖像中隱藏自身數(shù)據(jù)并在接收端恢復(fù)圖像的方法，屬于通信(如數(shù)據(jù)通信技術(shù)等)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]遙感衛(wèi)星、空間探測器等航天器產(chǎn)生的遙感圖像是國家的重要信息，在各行各業(yè)具有廣泛應(yīng)用，遙感圖像的安全傳輸是事關(guān)國家安全的重要問題。遙感圖像在傳輸過程容易被截獲者截獲，造成相關(guān)信息的泄漏。與此同時(shí)，傳統(tǒng)的加密方法在現(xiàn)代高性能的計(jì)算能力下顯得越來越脆弱，解決遙感圖像的安全傳輸問題就尤為重要。將需要傳輸?shù)膱D像轉(zhuǎn)換成低質(zhì)量版本，既不是加密后的無意義碼流也不是原始圖像，截獲者即使截獲到圖像，也是待傳輸圖像的低質(zhì)量版本，達(dá)到了迷惑截獲者的目的，同時(shí)避免了重要信息的泄漏，而合法接受者可以在接收端恢復(fù)出高質(zhì)量的原始圖像，達(dá)到了圖像安全傳輸?shù)哪康摹?br>
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有圖像傳輸技術(shù)存在的安全隱患，提供一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，將傳輸過程中的圖像轉(zhuǎn)換為低質(zhì)量圖像，將能恢復(fù)高質(zhì)量圖像的信息隱藏到低質(zhì)量圖像中，低質(zhì)量圖像即使被截獲者截獲也不會泄漏重要信息，達(dá)到對圖像真實(shí)質(zhì)量的“隱藏”，起到迷惑截獲者的目的，而合法用戶在接收端可以無損或高保真恢復(fù)原圖像，為圖像安全傳輸提供一種新手段。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，步驟如下:
[0005]I)對圖像A進(jìn)行信息提取，得到反映圖像質(zhì)量特征的控制數(shù)據(jù)C，所述控制數(shù)據(jù)C的數(shù)據(jù)量為圖像A的N分之一，N大于或等于128 ；
[0006]2)對控制數(shù)據(jù)C進(jìn)行信息恢復(fù)，得到恢復(fù)的圖像B，將圖像A與圖像B相減，得到低質(zhì)量圖像E ;
[0007]3)將控制數(shù)據(jù)C進(jìn)行加密得到加密數(shù)據(jù)Cl，并和低質(zhì)量圖像E同時(shí)傳輸，得到傳輸數(shù)據(jù)D ；
[0008]4)接收端對收到的傳輸數(shù)據(jù)D進(jìn)行信息分離，提取出恢復(fù)的差值圖像E以及恢復(fù)的數(shù)據(jù)Cl ；
[0009]5)對恢復(fù)的數(shù)據(jù)Cl進(jìn)行解密和信息恢復(fù)，得到恢復(fù)后的圖像B ；
[0010]6)將恢復(fù)后圖像B與恢復(fù)的差值圖像E相加，得到恢復(fù)的圖像A。
[0011]所述步驟I)中所述的特征信息提取方法可以是如下方法之一:
[0012]11)對圖像A采用縮小的方法壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉= 128 ；
[0013]12)對圖像A采用JPEG壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉= 128 ；
[0014]13)對圖像A采用JPEG2000壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉= 128。
[0015]所述步驟3)中的控制數(shù)據(jù)C和差值圖像E同時(shí)傳輸?shù)姆椒ㄊ侨缦路椒ㄖ?
[0016]31)將控制數(shù)據(jù)C隱藏到差值圖像E中，形成含密圖像進(jìn)行傳輸；
[0017]32)將控制數(shù)據(jù)C級聯(lián)到差值圖像E之后一同傳輸；
[0018]33)將控制數(shù)據(jù)C與差值圖像E同時(shí)分別傳輸。
[0019]所述步驟4)中分離傳輸數(shù)據(jù)D得到恢復(fù)圖像E以及恢復(fù)的數(shù)據(jù)C的方法為:
[0020]41)當(dāng)采用步驟31)的方法傳輸時(shí)，接收端采用對應(yīng)信息隱藏的方法對傳輸數(shù)據(jù)D進(jìn)行提取；
[0021]42)若采用步驟32)的方法傳輸時(shí)，接收端對傳輸數(shù)據(jù)D直接分割提??；
[0022]43)若采用步驟33)的方法傳輸時(shí)，接收端對傳輸數(shù)據(jù)D同時(shí)分別提取。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0024](I)本發(fā)明通過自隱藏的方法傳輸原圖像的低質(zhì)量版本圖像，在接收端可以通過提取隱藏的信息恢復(fù)出高質(zhì)量的圖像，本發(fā)明具有不怕截獲的優(yōu)點(diǎn)。
[0025](2)本發(fā)明通過壓縮比可以控制傳輸過程中低質(zhì)量版本圖像的質(zhì)量。
[0026](3)本發(fā)明是一種把自身信息隱藏在圖像自身的“自隱藏”的方法，避免了傳統(tǒng)信息隱藏算法需要其他載體的問題。
[0027](4)本發(fā)明通過大大減小特征數(shù)據(jù)量，實(shí)現(xiàn)了信息隱藏后，圖像載體的高保真恢復(fù)。
[0028](5)本發(fā)明相對于傳統(tǒng)圖像加密方法有本質(zhì)不同，通過圖像不加密的方法實(shí)現(xiàn)了圖像的“加密”，當(dāng)然也不需要復(fù)雜的圖像加密計(jì)算，因此實(shí)現(xiàn)上更為容易，安全性、隱蔽性、實(shí)用性更強(qiáng)。
[0029](6)本發(fā)明相對于傳統(tǒng)加密方法傳輸?shù)氖怯幸饬x的圖像，而不是常規(guī)圖像加密之后的加密數(shù)據(jù)流，避免引起他人的注意。
[0030](7)本發(fā)明通過傳輸圖像的質(zhì)量控制，達(dá)到了“有意暴露”傳輸圖像部分信息的目的，而只有自己(合法用戶)才能從部分信息中恢復(fù)全部圖像信息。而他人(非法用戶)不能從部分信息中恢復(fù)全部圖像信息。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]圖1為測試圖像Lena ；
[0032]圖2為測試圖像Lena經(jīng)JPEG2000壓縮128倍的低質(zhì)量圖像；
[0033]圖3為測試圖像Lena經(jīng)JPEG2000壓縮256倍的低質(zhì)量圖像；
[0034]圖4為測試圖像Baboon ；
[0035]圖5為測試圖像Baboon經(jīng)JPEG2000壓縮128倍的低質(zhì)量圖像；
[0036]圖6為測試圖像Baboon經(jīng)JPEG2000壓縮256倍的低質(zhì)量圖像；
[0037]圖7為測試圖像Airplane ；
[0038]圖8為測試圖像Airplane經(jīng)JPEG2000壓縮512倍的低質(zhì)量圖像；
[0039]圖9為測試圖像Boat ；
[0040]圖10為測試圖像Boat經(jīng)JPEG2000壓縮512倍的低質(zhì)量圖像；
[0041]圖11為測試圖像bridge ；
[0042]圖12為測試圖像bridge經(jīng)JPEG2000壓縮512倍的低質(zhì)量圖像；
[0043]圖13為本發(fā)明方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]如圖13所示，本發(fā)明一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，具體步驟如下:
[0045]I)采用如下三種方法之一對圖像A進(jìn)行信息提取:
[0046]11)對圖像A采用縮小的方法壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉= 128 ；
[0047]12)對圖像A采用JPEG壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉= 128 ；
[0048]13)對圖像A采用JPEG2000壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉= 128。
[0049]得到反映圖像質(zhì)量特征的控制數(shù)據(jù)C，所述控制數(shù)據(jù)C的數(shù)據(jù)量為圖像A的N分之一，N大于或等于128 ；
[0050]2)對控制數(shù)據(jù)C進(jìn)行信息恢復(fù)，得到恢復(fù)的圖像B，將圖像A與圖像B相減，得到低質(zhì)量圖像E ;所述信息恢復(fù)的方法可以采用直接解壓縮的方法。
[0051]3)將控制數(shù)據(jù)C進(jìn)行加密得到加密數(shù)據(jù)Cl，并選用如下方法之一將加密數(shù)據(jù)Cl和低質(zhì)量圖像E同時(shí)傳輸，得到傳輸數(shù)據(jù)D ；:
[0052]31)將控制數(shù)據(jù)C隱藏到差值圖像E中，形成含密圖像進(jìn)行傳輸；
[0053]32)將控制數(shù)據(jù)C級聯(lián)到差值圖像E之后一同傳輸；
[0054]33)將控制數(shù)據(jù)C與差值圖像E同時(shí)分別傳輸。
[0055]4)接收端采用如下三種方式對收到的傳輸數(shù)據(jù)D進(jìn)行信息分離，提取出恢復(fù)的差值圖像E以及恢復(fù)的數(shù)據(jù)Cl ；
[0056]41)當(dāng)采用步驟31)的方法傳輸時(shí)，接收端采用對應(yīng)信息隱藏的方法對傳輸數(shù)據(jù)D進(jìn)行提??；
[0057]42)若采用步驟32)的方法傳輸時(shí)，接收端對傳輸數(shù)據(jù)D直接分割提??；
[0058]43)若采用步驟33)的方法傳輸時(shí)，接收端對傳輸數(shù)據(jù)D同時(shí)分別提取
[0059]5)對恢復(fù)的數(shù)據(jù)Cl進(jìn)行解密和信息恢復(fù)，得到恢復(fù)后的圖像B ；
[0060]6)將恢復(fù)后圖像B與恢復(fù)的差值圖像E相加，得到恢復(fù)的圖像A。
[0061]為了驗(yàn)證本文提出的算法的性能，實(shí)驗(yàn)采用了多幅大小為512X512的8比特灰度圖像進(jìn)行了仿真。
[0062]這里給出采用本發(fā)明方法仿真標(biāo)準(zhǔn)測試圖像Lena和Baboon等圖像測試。將大小512X512的圖像進(jìn)行多種壓縮比的壓縮，得到壓縮后恢復(fù)圖像，然后用原圖像減去壓縮后圖像獲得的差值圖像作為低質(zhì)量圖像進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)了傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏傳輸。
[0063]接收端根據(jù)低質(zhì)量圖像可以完全恢復(fù)原圖像。由于恢復(fù)的圖像與原圖像一樣，因此以下沒有給出恢復(fù)圖像。
[0064]實(shí)施例1
[0065]將圖像512X512的Lena進(jìn)行多種壓縮比的壓縮，得到壓縮圖像，然后用原始圖像減壓縮圖像獲取差值圖像作為低質(zhì)量圖像傳輸，接收端根據(jù)低質(zhì)量圖像可以完全恢復(fù)原圖像。由于恢復(fù)的Lena圖像與原Lena圖像(圖1) 一樣，因此以下沒有給出Lena的恢復(fù)圖像。測試結(jié)果如圖1-圖3所示，傳輸圖像(傳輸數(shù)據(jù)D)可以是如圖2的低質(zhì)量圖像也可以是如圖3的低質(zhì)量圖像，實(shí)現(xiàn)了傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏傳輸。
[0066]實(shí)施例2
[0067]將圖像512X512的Baboon進(jìn)行多種壓縮比的壓縮，得到壓縮圖像，然后用原圖像減去壓縮恢復(fù)圖像，獲得低質(zhì)量圖像。測試結(jié)果如圖4-圖6所示，傳輸圖像(傳輸數(shù)據(jù)D)可以是如圖5的低質(zhì)量圖像，也可以是如圖6的低質(zhì)量圖像，實(shí)現(xiàn)了傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏傳輸。
[0068]實(shí)施例3
[0069]如圖7-圖8所示，Airplane圖像的傳輸圖像(傳輸數(shù)據(jù)D)可以是如圖8的低質(zhì)量圖像。
[0070]實(shí)施例4
[0071]如圖9-圖10所示，Boat圖像的傳輸圖像(傳輸數(shù)據(jù)D)可以是如圖10的低質(zhì)量圖像。
[0072]實(shí)施例5
[0073]如圖11-圖12所示，Bridge圖像的傳輸圖像(傳輸數(shù)據(jù)D)可以是如圖12的低質(zhì)量圖像。
[0074]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，其特征在于步驟如下: 1)對圖像A進(jìn)行信息提取，得到反映圖像質(zhì)量特征的控制數(shù)據(jù)C，所述控制數(shù)據(jù)C的數(shù)據(jù)量為圖像A的N分之一，N大于或等于128 ； 2)對控制數(shù)據(jù)C進(jìn)行信息恢復(fù)，得到恢復(fù)的圖像B，將圖像A與圖像B相減，得到低質(zhì)量圖像E ； 3)將控制數(shù)據(jù)C進(jìn)行加密得到加密數(shù)據(jù)Cl，并和低質(zhì)量圖像E同時(shí)傳輸，得到傳輸數(shù)據(jù)D ； 4)接收端對收到的傳輸數(shù)據(jù)D進(jìn)行信息分離，提取出恢復(fù)的差值圖像E以及恢復(fù)的數(shù)據(jù)Cl ； 5)對恢復(fù)的數(shù)據(jù)Cl進(jìn)行解密和信息恢復(fù)，得到恢復(fù)后的圖像B; 6)將恢復(fù)后圖像B與恢復(fù)的差值圖像E相加，得到恢復(fù)的圖像A。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，其特征在于:所述步驟I)中所述的特征信息提取方法可以是如下方法之一: 11)對圖像A采用縮小的方法壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉=128 ； 12)對圖像A采用JPEG壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉=128 ； 13)對圖像A采用JPEG2000壓縮，數(shù)據(jù)量減小至原來的1/N，N〉=128。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，其特征在于:所述步驟3)中的控制數(shù)據(jù)C和差值圖像E同時(shí)傳輸?shù)姆椒ㄊ侨缦路椒ㄖ? 31)將控制數(shù)據(jù)C隱藏到差值圖像E中，形成含密圖像進(jìn)行傳輸； 32)將控制數(shù)據(jù)C級聯(lián)到差值圖像E之后一同傳輸； 33)將控制數(shù)據(jù)C與差值圖像E同時(shí)分別傳輸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傳輸質(zhì)量可控的圖像自隱藏方法，其特征在于:所述步驟4)中分離傳輸數(shù)據(jù)D得到恢復(fù)圖像E以及恢復(fù)的數(shù)據(jù)C的方法為: 41)當(dāng)采用步驟31)的方法傳輸時(shí)，接收端采用對應(yīng)信息隱藏的方法對傳輸數(shù)據(jù)D進(jìn)行提?。? 42)若采用步驟32)的方法傳輸時(shí)，接收端對傳輸數(shù)據(jù)D直接分割提取； 43)若采用步驟33)的方法傳輸時(shí)，接收端對傳輸數(shù)據(jù)D同時(shí)分別提取。
【文檔編號】H04N19/467GK104079938SQ201410299789
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】周詮, 方海, 張怡, 李小軍, 黎軍, 呼延烺, 李靜玲 申請人:西安空間無線電技術(shù)研究所