基于空域的圖像信息隱藏算法研究

摘 要：網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展給人們的生活帶來了極大的便利，實(shí)現(xiàn)不受時(shí)間和空間進(jìn)行信息交流的可能，但是在利用多媒體網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)作為傳播媒介時(shí)，怎樣保障信息安全性已經(jīng)成為了當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)，信息隱藏技術(shù)在對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息保護(hù)方面起到了重要作用，本文對(duì)基于空域的圖像信息隱藏算法的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：圖像信息隱藏；雙線性算法；奇偶層錯(cuò)位分塊算法

中圖分類號(hào)：TP309.7

本文主要探討的是關(guān)于改進(jìn)的雙線性插值的圖像信息隱藏算法在信息隱藏方面的應(yīng)用，通過利用改進(jìn)過的雙線性算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息圖像進(jìn)行安全性保證，其中涉及到原理闡述、實(shí)例分析操作等內(nèi)容。

1 基于改進(jìn)的雙線性插值的圖像信息隱藏算法研究

1.1 雙線性插值原理

基于改進(jìn)的雙線性插值的圖像信息隱藏算法在對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏的具體操作中，根據(jù)改進(jìn)的雙線插值與鄰近像素插值之間進(jìn)行整合的途徑達(dá)到對(duì)信息數(shù)據(jù)隱藏的目的，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的安全性保護(hù)。具體應(yīng)用原理是先通過把要處理的信息數(shù)據(jù)載體圖像當(dāng)作是已經(jīng)進(jìn)行了兩倍放大處理的結(jié)果，這時(shí)候找到放大時(shí)候的插值點(diǎn)，該插值點(diǎn)即就是信息數(shù)據(jù)的嵌入點(diǎn)。通過利用改進(jìn)后的雙線性插值法作為信息重新插值的接入點(diǎn)，即能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的隱藏提供更多的可利用空間。在此基礎(chǔ)上，通過使用鄰近像素之間的差值對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏處理，后面對(duì)于該網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的提取操作則是該隱藏操作的相反過程[1]。

1.2 信息隱藏操作步驟

對(duì)于需要進(jìn)行安全性隱藏的網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)，通過對(duì)這寫數(shù)據(jù)信息進(jìn)行圖像載體的處理，經(jīng)過圖像處理的這些載體我們記作A，對(duì)于該載體A進(jìn)行安全性隱藏處理可以分為五個(gè)具體的操作：

第一步：對(duì)要處理的圖像A進(jìn)行分塊處理，分成連續(xù)不重疊的四塊，把秘密圖像的像素灰度值進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化為相對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制信息數(shù)據(jù)。

第二步：利用改進(jìn)后的雙線性插值途徑對(duì)那些需要進(jìn)行隱藏秘密信息數(shù)據(jù)的方塊進(jìn)行插值操作處理[2]。

第三步：對(duì)這些進(jìn)行處理的像素處理塊進(jìn)行嵌入點(diǎn)的計(jì)算，計(jì)算出這些嵌入點(diǎn)與方塊信息數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)之間差值的絕對(duì)值d，如果計(jì)算出來的d絕對(duì)值超過了數(shù)值1的情況下，則可以對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏處理，反之則不能夠?qū)@些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏。對(duì)d絕對(duì)值的計(jì)算操作如表1所示，也就是首先要對(duì)水平方面的差值進(jìn)行計(jì)算，然后才可以對(duì)垂直方向的差值進(jìn)行計(jì)算，最后對(duì)斜方向上的差值大小進(jìn)行計(jì)算[3]。

表1 差值計(jì)算具體順序表

第四步：通過公式X=Pi/K，Y=Ri/K計(jì)算出數(shù)據(jù)信息中所有數(shù)據(jù)塊中的嵌入點(diǎn)能夠進(jìn)行二進(jìn)制信息的位數(shù)n，該n的具體計(jì)算公式如下：

n=log

第五步，對(duì)于前面已經(jīng)找出來的秘密信息按照順序找出n位的二進(jìn)制具體數(shù)據(jù)信息，把這些二進(jìn)制的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)位的信息，再把這些十進(jìn)制的數(shù)據(jù)信息和嵌入點(diǎn)的像素灰度進(jìn)行相加計(jì)算處理[4]。

2 利用改進(jìn)的雙線性插值的圖像信息隱藏算法實(shí)例

2.1 具體數(shù)據(jù)信息隱藏實(shí)例分析

選擇其中一塊數(shù)據(jù)信息作為分析實(shí)例，以第二塊為例，這些秘密數(shù)據(jù)信息假設(shè)是11101010……，通過一定的順序?qū)@些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏處理，具體的隱藏操作過程的像素灰度值的變化情況如圖1示，在該圖中的S代表的是這些秘密處理信息數(shù)據(jù)。

121413

131014

181614

圖1 具體隱藏過程操作圖

通過上面圖形計(jì)算過程如下：

水平方向計(jì)算過程：首先對(duì)第二個(gè)像素塊中水平方向上的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算，這時(shí)候計(jì)算出來的差值絕對(duì)值可以記作為d=4，然后對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏容量額計(jì)算，計(jì)算出來的結(jié)果是n=3，這時(shí)候在對(duì)秘密信息進(jìn)行選擇，取出改秘密信息的前三位101，把這前三位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制的信息數(shù)據(jù)即也就是為5，在此基礎(chǔ)上把通過十進(jìn)位數(shù)據(jù)信息的處理方式把原來的秘密信息嵌入到載體圖像中，這時(shí)候就可以得到數(shù)值13，對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏處理后，再把載體圖形的像素灰度值進(jìn)行處理表示出來，最終表示為上面圖形的形式，這時(shí)候原來的秘密信息就轉(zhuǎn)化為了10101010……。

垂直方向計(jì)算過程：首先對(duì)第二個(gè)像素塊中垂直方向上的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算，這時(shí)候計(jì)算出來的差值絕對(duì)值可以記作為d=1，然后對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏容量計(jì)算，計(jì)算出來的結(jié)果是n=1，這時(shí)候在對(duì)秘密信息進(jìn)行選擇，取出改秘密信息的前一位1，把這前一位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制的信息數(shù)據(jù)即也就是為1，在此基礎(chǔ)上把通過十進(jìn)位數(shù)據(jù)信息的處理方式把原來的秘密信息嵌入到載體圖像中，這時(shí)候就可以得到數(shù)值12，對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏處理后，再把載體圖形的像素灰度值進(jìn)行處理表示出來，最終表示為上面圖形的形式，這時(shí)候原來的秘密信息就轉(zhuǎn)化為了010101……。

斜平方向計(jì)算過程：首先對(duì)第二個(gè)像素塊中水平方向上的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算，這時(shí)候計(jì)算出來的差值絕對(duì)值可以記作為d=2，然后對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏容量額計(jì)算，計(jì)算出來的結(jié)果是n=2，這時(shí)候在對(duì)秘密信息進(jìn)行選擇，取出改秘密信息的前兩位01，把這前三位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制的信息數(shù)據(jù)即也就是為1，在此基礎(chǔ)上把通過十進(jìn)位數(shù)據(jù)信息的處理方式把原來的秘密信息嵌入到載體圖像中，這時(shí)候就可以得到數(shù)值11，對(duì)該數(shù)據(jù)信息進(jìn)行隱藏處理后，再把載體圖形的像素灰度值進(jìn)行處理表示出來，最終表示為上面圖形的形式，這時(shí)候原來的秘密信息就轉(zhuǎn)化為了0101……。

到此為止，已經(jīng)對(duì)四塊數(shù)據(jù)信息的像素塊的秘密信息進(jìn)行了嵌入處理，一共是對(duì)6位數(shù)據(jù)信息進(jìn)行了隱藏處理，其中剩下的秘密數(shù)據(jù)信息通過同樣的計(jì)算處理方法進(jìn)行順序性的嵌入，直到最后所有的數(shù)據(jù)信息都進(jìn)行了嵌入處理，實(shí)現(xiàn)安全隱藏操作的完成。

2.2 信息隱藏實(shí)例結(jié)果分析

基于改進(jìn)的雙線性插值方法對(duì)圖像信息進(jìn)行隱藏的過程中，首先需要對(duì)隱藏結(jié)果進(jìn)行監(jiān)測(cè)，選擇網(wǎng)絡(luò)中圖庫(kù)中的一幅圖片進(jìn)行檢測(cè)，首先要對(duì)這些圖片按照512*512的灰度要求進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的圖片再作為載體圖像進(jìn)行檢測(cè)實(shí)驗(yàn)操作，然后通過使用分辨率在130*130的Lena圖像作為該隱藏信息操作的秘密圖像，這時(shí)候利用改進(jìn)的雙線性插值方法對(duì)這個(gè)需要隱藏的圖像進(jìn)行隱藏處理，這時(shí)候會(huì)發(fā)現(xiàn)隱藏后的圖像展現(xiàn)出了比較好的視覺效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)的安全性進(jìn)行研究是保障網(wǎng)絡(luò)安全性的重要前提，本文通通過利用雙線性插值方法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性隱藏處理方面的內(nèi)容進(jìn)行分析，從應(yīng)用原理、操作過程、結(jié)果檢測(cè)等方面進(jìn)行了研究，同時(shí)還列舉了模塊進(jìn)行案例分析，但是關(guān)于雙線性插值方法對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行安全性隱藏方面的應(yīng)用還需要在實(shí)踐中進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]TUmerLF.Digitaldatasecuritysystem.PatentIPNWO89/089151，2011.

[2]BenderW，Gruh1D，MorimotoN，LuA.Techniquesfordatahiding.IBMSystem Joumal，2012.

[3]姜楠.信息隱藏和隱藏分析的理論與算法研究[D].北京郵電大學(xué)博士論文，2011.

[4]常春武.基于空域的圖像信息隱藏算法研究[R].知識(shí)教育平臺(tái)，2012.

作者單位：重慶通信學(xué)院，重慶 400035