一种基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法技术

一种基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法，根据索引图建立对应的二叉查找树；利用秘密信息选取其在二叉查找树中对应的路径，使用路径的最后一个节点表示嵌入的秘密信息，实现秘密信息的嵌入；接着将路径的最后一个节点作为秘密信息的索引值，索引图和所有秘密信息的索引值构成二进制码流并输出；从二进制码流中提取索引图和索引值；根据索引图建立对应的二叉查找树；根据索引值得到原始的秘密信息；同时恢复出原始的载体图像。本发明专利技术使秘密信息的安全性得到大大的提高；而且不同的载体都有不同的编码结果，真正的对外隐藏了秘密信息的可见性，使其对外变得不可感知，大大提高了秘密信息的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法
本专利技术属于信息安全
，具体涉及一种基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法。
技术介绍
信息技术(数字化技术，网络技术，计算机技术)的快速发展，使图像、音频、视频等多媒体信息可以在各种通信网络中迅速快捷的传输，给信息的压缩、存储、复制处理等应用提供了更大的便利。虽然给人们生活和工作带来了巨大的收益，但是也带来了日益严峻的安全问题。各种机密信息，包括国家安全信息、军事信息、私密信息(如信用卡账号)等都需要通过网络进行传输，但互联网是一个开放的环境，在其上传输的秘密关系着国家安全、经济发展和个人稳私等方方面面的安全，所以信息安全在当今变得越来越重要，保障信息的安全成为当前一个亟待解决的问题。加密作为信息安全最基本的方法，在信息安全领域发挥着重要的作用。加密的本质是利用密钥对原数据进行某种处理或运算，使得原始数据变得面目全非，不能识别，只有拥有密钥的一方才能利用密钥将加密数据恢复出来，得到原始数据。虽然加密算法是数据变得面目全非，但是对于多媒体数据来说，如视频，音频以及图像，加密后，这些多媒体数据面目全非，变得“不可视”或者“不可听”，破坏了原始数据的价值和意义，使得原始数据变得毫无意义和价值。另一方面，加密算法使得明文(原始数据)变成密文(加密后数据)，虽然密文毫无意义并且让人难以识别，但也正是这种与明文存在的巨大差异，更暗示着此秘密信息的重要性，吸引了攻击者的注意力和关注度，使得攻击者窃取信息并进行破解，降低了信息安全性。为了能更好的保证信息的安全性，人们提出了一种新的关于信息安全的概念—信息隐藏。信息隐藏就是将秘密信息隐藏到看上去普通的信息(如数字图像)中进行传送的方法。信息隐藏不同于传统的加密，传统的加密通过加密技术给信息加密，将原文通过某种数学映射变为密文。信息隐藏的目的不在于限制正常的资料存取，而在于把机密信息隐藏于可以公开的信息载体之中。信息载体可以是任何一种多媒体数据，如音频，视频，图像，甚至文本数据等，被隐藏的机密信息也可以是任何形式，其结果保证了隐藏数据不被侵犯和引起重视，防止第三方从信息载体中发现及检测出机密信息。信息隐藏分为两个重要分支，即隐写术和数字水印。隐写术主要是用于机密信息通信，数字水印则是为了保护数字多媒体的版权。隐写术主要是对秘密信息进行隐藏，将其隐藏于普通的载体中，然后进行传送，降低秘密信息的受关注度，使得信息通信更加安全可靠；数字水印则是给视频、图像中加入不可视水印，以便检查盗版和保护版权。信息隐藏有着广泛的应用前景，如电子商务中的电子交易保护、保密通信、版权保护、拷贝控制和操作跟踪、认证和签名等各个方面。更为普遍的则是应用到人们的日常生活中，如用手机发短信，直接发送很可能被接收者以外的人窃取，从而得知你们之间的通话内容，这时可以将想要说的“悄悄话”隐藏到一幅很普通的图像中，然后传送，这样就可以实现隐秘通信。在军事上，信息隐藏也有着重要的用途，可以将军事机密信息加密后隐藏到一幅普通不易受怀疑的图像中，从而达到隐秘通信而不被敌人知晓，这在军事上有着重大的意义。信息隐藏技术使得通信安全性大大提高，不论在军事还是日常生活都能发挥巨大的作用，所以对信息隐藏算法研究具有不可估量的现实意义。近年来，信息隐藏越来越多的受到关注，也有许多新的算法被提出来，基于矢量量化(Vectorquantization)的信息隐藏算法就是其中一个。基于矢量量化的信息隐藏算法大部分都是基于压缩-嵌入的思想对秘密信息进行隐藏。首先对载体图像进行矢量量化，得到载体图像的索引图，然后对索引图进行压缩，以便于秘密信息的嵌入隐藏。基于jointneighboringcoding(JNC)的信息隐藏就是其中一种典型的信息隐藏方法。利用索引图的空间相关性，根据所要嵌入的秘密信息，选择当前索引Icur的相邻索引Inei，根据不同的嵌入秘密信息，选择不同的索引；然后得出当前索引Icur与已选择相邻索引Inei间的差值d＝Icur-Inei，对d进行编码。通常情况下，对当前索引Icur进行编码，需要n比特；而对d进行编码，需要m比特，而m＜n；所以把对索引Icur的编码转化为对差值d的编码，就节省了n-m比特，而这节省的n-m比特就可以用来嵌入秘密信息；另外，当前索引Icur可以根据差值d进行恢复，Icur＝d+Inei，这也就保证了无损恢复载体图像。基于压缩-嵌入思想的信息隐藏方法可以实现大容量的信息隐藏，并且还能保证载体的无失真恢复，但是却存在安全问题，因为秘密信息是直接存在于编码的结果中，这实际上并没有隐藏秘密信息，没有使秘密信息变得不可感知，外界还是可以探知秘密信息的存在，进而提取秘密信息。基于JNC的信息隐藏方法中，虽然利用编码d替代了直接编码索引Icur，节省了n-m比特进行秘密信息嵌入，但是最后的结果还是n比特，只不过这n比特中前m比特是对差值d的编码，后n-m比特为嵌入的秘密信息，而不像之前的n比特全是对当前索引Icur的编码。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法，该方法能够保证嵌入秘密信息的安全性。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案包括以下步骤：1)根据载体图像的索引图建立对应的二叉查找树；利用秘密信息s选取秘密信息s在二叉查找树中对应的路径，使用对应的路径的最后一个节点表示嵌入的秘密信息s，实现秘密信息s的嵌入；2)将秘密信息s嵌入后，将所有秘密信息对应路径的最后一个节点作为所有秘密信息的索引值，载体图像的索引图和所有秘密信息的索引值构成二进制码流，然后将二进制码流输出；3)从二进制码流中提取载体图像的索引图；根据载体图像的索引图建立对应的二叉查找树；4)从二进制码流中提取所有秘密信息的索引值，根据秘密信息的索引值找到其在二叉查找树中对应的路径，提取秘密信息的索引值在二叉查找树中对应路径的路径信息，并将路径信息组合起来，得到原始的秘密信息；同时根据载体图像的索引图恢复出原始的载体图像。所述的步骤1)中载体图像的索引图是采用如下方法得到的：将载体图像分成大小为h×w的图像块，对每个图像块进行矢量量化，得到其在码书中对应的索引I，所有图像块的索引I组成了载体图像的索引图。所述的步骤1)和步骤3)中建立对应的二叉查找树的过程为：对载体图像的索引图中所有索引进行统计，统计出码书在载体图像的索引图中出现过的索引I，对出现的索引按照其索引值大小进行升序排列，形成索引序列{I1,I2,…In}，从索引序列中选取中间索引值Imid作为根节点，{I1,I2,…Imid-1}作为根节点的左子树，{Imid+1,Imid+2,…In}作为根节点的右子树，对根节点的左子树和根节点的右子树分别进行迭代，直到生成二叉查找树，其中n表示载体图像的索引图中出现过不同索引的个数。所述的步骤1)中选取秘密信息在二叉查找树中对应的路径的过程为：从二叉查找树的根节点root出发，若遇到秘密信息s为比特0，则走到当前节点nodecur的左子节点nodeleft，并且选择当前节点nodecur的左子节点nodeleft作为当前节点：若遇到秘密信息s为比特1，则走到当前节点nodecur的右子节点noderight，并选择当前节点no本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据载体图像的索引图建立对应的二叉查找树；利用秘密信息s选取秘密信息s在二叉查找树中对应的路径，使用对应的路径的最后一个节点表示嵌入的秘密信息s，实现秘密信息s的嵌入；2)将秘密信息s嵌入后，将所有秘密信息对应路径的最后一个节点作为所有秘密信息的索引值，载体图像的索引图和所有秘密信息的索引值构成二进制码流，然后将二进制码流输出；3)从二进制码流中提取载体图像的索引图；根据载体图像的索引图建立对应的二叉查找树；4)从二进制码流中提取所有秘密信息的索引值，根据秘密信息的索引值找到其在二叉查找树中对应的路径，提取秘密信息的索引值在二叉查找树中对应路径的路径信息，并将路径信息组合起来，得到原始的秘密信息；同时根据载体图像的索引图恢复出原始的载体图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据载体图像的索引图建立对应的二叉查找树；利用秘密信息s选取秘密信息s在二叉查找树中对应的路径，使用对应的路径的最后一个节点表示嵌入的秘密信息s，实现秘密信息s的嵌入；2)将秘密信息s嵌入后，将所有秘密信息对应路径的最后一个节点作为所有秘密信息的索引值，载体图像的索引图和所有秘密信息的索引值构成二进制码流，然后将二进制码流输出；3)从二进制码流中提取载体图像的索引图；根据载体图像的索引图建立对应的二叉查找树；4)从二进制码流中提取所有秘密信息的索引值，根据秘密信息的索引值找到其在二叉查找树中对应的路径，提取秘密信息的索引值在二叉查找树中对应路径的路径信息，并将路径信息组合起来，得到原始的秘密信息；同时根据载体图像的索引图恢复出原始的载体图像。2.根据权利要求1所述的基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法，其特征在于，所述的步骤1)中载体图像的索引图是采用如下方法得到的：将载体图像分成大小为h×w的图像块，对每个图像块进行矢量量化，得到其在码书中对应的索引I，所有图像块的索引I组成了载体图像的索引图。3.根据权利要求1所述的基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法，其特征在于，所述的步骤1)和步骤3)中建立对应的二叉查找树的过程为：对载体图像的索引图中所有索引进行统计，统计出码书在载体图像的索引图中出现过的索引I，对出现的索引按照其索引值大小进行升序排列，形成索引序列{I1,I2,…In}，从索引序列中选取中间索引值Imid作为根节点，{I1,I2,…Imid-1}作为根节点的左子树，{Imid+1,Imid+2,…In}作为根节点的右子树，对根节点的左子树和根节点的右子树分别进行迭代，直到生成二叉查找树，其中n表示载体图像的索引图中出现过不同索引的个数。4.根据权利要求1或3所述的基于矢量量化以及二叉查找树的信息隐藏方法，其特征在于，所述的步骤1)中选取秘密信息在二叉查找树中对应的路径的过程为：从二叉查...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志斌，胡森，马肖肖，王凌飞，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61