机密信息的游动编码隐藏方法

摘要

本发明涉及一种机密信息的游动编码隐藏方法。本方法包括发送方的秘密信息嵌入过程和接收方的秘密信息提取过程,图1是本发明的总流程框图。发送方将秘密信息和载体数据都作为比特流处理，即每个秘密比特位可由一系列的连续载体位表示；接收方收到含密图像后，根据发送方与接收方拥有共同的密钥，提取秘密数据。本发明可用于以灰度、彩色等数字图像为载体的信息隐藏，是一种高效而安全的信息隐藏方法。

主权项

一种机密信息的游动编码隐藏方法，包括发送方的秘密信息嵌入过程和接收方的秘密信息提取过程，其特征在于，具体操作步骤如下：1）发送方秘密信息嵌入过程：定义系统的传输率为k，k=载体最低位比特数/秘密信息的比特数，并认为它是一个正整数，而且总是大于1；假设现有L位待嵌入的秘密信息表示为：X= [x₁，x₂，…，x_L]，向量X为二进制序列， 即x_i ∈{0,1}，i=1，2，…，L；将可供嵌入秘密数据的载体像素的最低比特位表示成： ，这里，b_i,j的值为0或者1，表示像素的最低比特位，下标i、j表示像素所在位置，且i=1，2，…，L ，j=1，2，…，k；构造一个二进制生成矩阵G，矩阵大小为(t+1)×k：，其中，,要求生成矩阵G第一行元素为全1，并且所有列向量互不相同；计算出载体空间每个象素点的更改代价值Δ， (1)，这里p_i,j为载体图像中某点的像素值，则与它相邻的四个点的像素值可表示为： p_i,j‑1， p_i,j+1， p_i‑1,j， p_i+1,j，计算出这相邻四点的平均值p’，对位于图像边缘的像素点，求平均值时则相应地减少点的计算个数；再由公式(1)得到像素点p_i,j的更改代价值，对所有的载体元素都进行相同的计算，就生成了一个代价矩阵C，如果(1)式的分母为零，则令此时的Δ=10，下面矩阵元素c_i,j表示更改载体b_i,j的代价值，；利用游动编码的思想，使得插入和提取的每个秘密位由一系列的连续载体位表示，每个可用载体位又涉及到几个连续的秘密位，由原始载体数据b_i,j和生成矩阵G计算出关联值y_s，对每个载体b_i,j计算y_s，得到关联向量Y： (2)，这里如果s‑i+1≤0，则令b_s‑i+1,j=0；引入向量Z来表示嵌入某秘密信息时对应的载体数据是否需要翻转修改，即0变成1或者1变成0，使之满足下式：(3)，即，得到向量；运用树形扫描法搜索最佳的编码路径，扫描向量Z并假设z_s为其中的第一个非零元素，那么，此时翻转{b_s,1,b_s,2…b_s,k}中任意一个数都可以使得z_s=0，同时记下相应的代价值即{c_s,1,c_s,2…c_s,k}；接下来继续扫描到z_s+1，由上一步骤可知，已经为z_s+1预留数值，若z_s+1与预留的数值相等，则不必做修改，继续扫描到下一个数，在这一步的代价即为零；若两个数不相同，则需要修改，修改的方式同样有k种，并记下相应的代价值；倘若计算的深度为d，即扫描到z_s+d‑1，最多产生k^d‑1种情况，实际上小于这个数，每种情况都对应一个b_i,j的组合，和一个相应的c_i,j组合，对每组c_i,j求和，取代价和最小的那种情况，由此决定最初的z_s选择哪一种情况，并舍弃其他的情况； 继续到下个数z_s+d，同样地，由z_s+1仍然有不同的路径抵达z_s+d，比较每组c_i,j的和，选择代价和最小时的z_s+1，并舍弃其余的情况；以此类推，直至扫描到即确定Z向量中的最后一个数，求此时剩下的每组c_i,j的和，代价和最小时对应的b_i,j的组合就是我们所要嵌入秘密信息的安全位置组合；在此过程中，记录下的所有b_i,j就是载体最低比特位嵌入秘密信息X时需要翻转的位置，再由此得到含密图像；2）接收方秘密信息提取过程：接收方收到含密图像后，将含密图像的最低比特位提取成数据流，并改写成矩阵形式B’，然后根据双方约定的公共密钥得到生成矩阵G，由下列公式(4)计算出的结果即所隐藏的秘密信息X，(4)。