一种基于边缘检测的灰度图像隐写方法技术

本发明专利技术公开了一种基于边缘检测的灰度图像隐写方法，用于在公开传输信道中隐秘通信，防止机密信息被窃取与泄露。该方法主要是把灰度图像按照边缘检测方法划分成两部分，轮廓与非轮廓像素序列，根据图像边缘检测得到的像素序列与其它像素的不同特性，对轮廓与非轮廓部分使用不同的嵌入率嵌入隐写数据，达到载密图像在图像感知与安全等方面的高效性、可靠性与隐蔽性。该方法分成两个阶段：机密信息的嵌入阶段与提取阶段。在嵌入过程中，为了保证机密信息的完整性，利用图像像素值的高位进行轮廓的提取，利用低位进行机密信息的嵌入。嵌入阶段保证机密信息的加密与二进制序列的转换，再把二进制序列嵌入图像的像素值中，提取阶段保证从载密图像中提取二进制序列，从而解码转换与还原出机密信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于边缘检测的图像隐写方法的原理，实现在公开的通信网络中达到隐秘的传输。
技术介绍
目前的基于边缘检测的方法，如Modietal.(2013)将边缘检测方法用于图像隐写，它是在边缘像素点处隐写2位信息，从单通道的角度上来说提高了隐写率。如果一幅图像从三个通道上进行隐写，接收方接收到隐写图像后进行边缘检测，与原始载体图像进行边缘检测会有所不同，因此无法会付出隐写图像。因此采用一种折中方案，对于一幅彩色图像中选用一个通道进行边缘检测，确定哪些位置用于隐写2位信息，而剩下的2个通道用来进行图像隐写，因此整体上，图像隐写率就降低了。对于彩色图像而言，隐写率只能达到0.083bpp，而该方法对灰度图像而言是无效的。使用灰度图像嵌入信息的方法有：将图像分成若干不重叠的n*n的块；然后分别计算水平、垂直和对角线方向的梯度，找出其中最大值，如果最大值大于设定阈值则认为是边缘块，否则认为非边缘块；将图像按照块进行组合，其中边缘块处设为1，非边缘块设为0；对于边缘块，对当前像素以及四邻域域组成的阴影部分进行嵌入。因为边缘检测算法主要是根据相邻像素点的强度关系得到边缘结果，对于相邻部分只要保持其相邻节点之间的梯度值一致就能保证隐写结果和原始载体图像进行边缘检测后的结果保持一致，也就可以用于三个通道同时隐写图像数据了。该方法嵌入规则较为复杂，嵌入率不高。使用隐写和边缘作为关键词，搜索到的相关专利有67条记录，经过分析，没有一条跟本申请专利内容存在关联度。
技术实现思路
本专利针对现有技术存在的问题，提供一种基于边缘检测的灰度图像隐写方法，以解决在公开的通信信道中安全的传输。为解决上述问题，本专利技术提供的具体技术方案分成两部分，主要如下：一种基于边缘检测的灰度图像隐写方法，预先实现对机密信息的隐藏，选择一幅大小为m×n的灰度图像I，为了进一步提高安全性可以通过某种加密机制得到的秘密信息二进制流序列S，所述方法步骤包括：步骤一：机密信息的编码。计算机以字节码的形式读取需要隐藏的机密文件，得到未加密的字节码序列；对未加密的字节码序列采用某种加密机制，获取加密后的字节码序列，然后通过二进制转换器转换加密字节码序列为二进制序列S。步骤二：边缘检测算法提取轮廓与非轮廓像素点序列。预先获取灰度图像每一位像素值的高6位信息，构成新的灰度图像IN；由灰度图像IN调用边缘检测算法把图像I的像素点分成两类序列，分别是轮廓部位序列Po与非轮廓部位序列Pz，也就是把图像I二值化，1代表轮廓部位，0代表非轮廓部位；划分之后，轮廓与非轮廓部位的像素点序列可以表示成Po＝o1o2Lon，Pz＝z1z2Lzn。步骤三：根据轮廓与非轮廓像素点序列对二进制序列进行划分。根据轮廓与非轮廓像素点序列的长度对二进制序列划分，划分的二进制分成两部分，对应的长度不能超过轮廓与非轮廓像素点序列的长度；在划分之前，需要把待嵌入的二进制序列长度与机密文件的后缀名转换成二进制序列一并嵌入，长度与机密文件的后缀名的嵌入应该在轮廓与非轮廓像素点序列的特定位置；添加机密文件后缀名二进制序列与长度二进制序列后，最终轮廓与非轮廓部位待嵌入的二进制序列为SO与SZ。步骤四：划分的二进制序列SO与SZ嵌入轮廓与非轮廓像素点序列Po与Pz。按照随机最低有效位隐写算法，预先分别嵌入后缀名与二进制序列长度的二进制，嵌入到轮廓与非轮廓像素点序列的指定位置；在轮廓与非轮廓像素点序列未嵌入部分，同样按照最低有效位隐写算法批量嵌入机密信息的二进制序列；嵌入的时需要满足：像素点的奇偶性与二进制序列的奇偶性匹配，即二进制与像素点的奇偶性不一致时，对像素点进行加减1；当像素点的值是介于0到3时，进行随机的加减，当像素点的值是0时，像素点只能进行加1，当像素点的值是3时，像素点只能进行减1；对嵌入的两部分序列按照先前灰度图像的位置，构成二维数组，写入隐藏机密信息的灰度图像，即载密的灰度图像IS。一种基于边缘检测的灰度图像隐写方法，从载密灰度图像IS提取机密文件，所述方法步骤包括：步骤一：载密灰度图像轮廓与非轮廓像素点序列的分区。预先提取载密图像所有像素点高6位的信息，得到由高6位组成的新灰度图像IN，与嵌入方法步骤的新灰度图像保持一致；边缘检测算法对灰度图像IN进行边缘提取，按照边缘提取的位置划分IS为轮廓与非轮廓像素点序列。步骤二：从划分的像素点序列中提取二进制序列。在轮廓与非轮廓像素点序列的特定位置，通过奇偶性判断获取长度二进制序列与文件后缀名二进制序列，再由编码转换得到轮廓与非轮廓像素点序列嵌入的二进制序列的长度与文件后缀名；通过上面获取的二进制序列长度值，分别判断轮廓与非轮廓像素点序列指定长度的奇偶性，获取嵌入的二进制序列，再把两部分的二进制序列组合在一起得到机密文件的二进制序列。步骤三：二进制序列的编码转换获取机密文件。用上面获取的二进制序列转换成字节码，获得的是未解密的字节码序列；对为解密的字节码序列解密过程，需要正确的密码与嵌入方法步骤相同的加密机制。通过解密获取解密的字节码序列，把破译的字节码序列写成文件，即机密文件信息。附图说明图1是本专利技术实施例机密文件信息的编码流程图；图2是本专利技术实施例边缘检测算法提取轮廓与非轮廓像素点序列流程图；图3是本专利技术实施例轮廓与非轮廓像素点序列对二进制序列的划分流程图；图4是本专利技术实施例划分二进制序列嵌入轮廓与非轮廓像素点序列流程图；图5是本专利技术实施例轮廓与非轮廓像素点序列提取机密文件加密后的二进制序列流程图；图6是本专利技术实施例二进制序列的编码转换获取机密文件流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述方法步骤、目的和特征能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术实施例作进一步详细的说明。本专利技术实施例中提供的实现基于边缘检测的灰度图像的隐写方法，是针对现有随机最低有效位匹配算法的衍生，主要作用是机密信息在公开通信通道中隐蔽的安全的传输。实现了机密文件隐藏到灰度图像，而人眼视觉无法察觉；在以图像作为隐蔽防护层的前提下，通过与加密机制的结合更难破译机密信息；接收方从载密图像中获取机密文件，必须需要正确的解码密钥。本专利技术实施例将从发送方与接收方进行通信的过程进行方法步骤的描述，即本专利技术实施例其主要分成发送方的加密过程与接收方的解密过程。参见图1所示，是本专利技术实施例中提供的机密文件信息的编码过程，可以包括以下步骤：步骤101：计算机以字节码的方式读取需要隐藏的机密文件，读取之后产生的是待加密的字节码序列。步骤102：选择某种加密机制，能够人为的提供加密机制的密码，通过加密机制与密码对待加密的字节码序列进行加密，获取加密后的字节码序列。步骤103：加密后的字节码序列不能直接嵌入图像像素点序列中，需要通过字节码转二进制的转换器转换成二进制序列，通过转换器获取待嵌入的二进制序列。参见图2所示，是本专利技术实施例中提供的边缘检测算法提取灰度图像轮廓与非轮廓像素点序列过程，可以包括以下步骤：步骤201：计算机读取灰度图像，获取灰度图像的像素值为一个二维数组，对该二维数组的每一个值的高6位进行提取，重新构建一个二维数组，即构成新的灰度图像。步骤202：对构成的灰度图像进行边缘检测算法提取，于是获取到新构建灰度图像经过边缘检测算法处理的二值化图像，其中二值化图像为1的位置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于边缘检测的灰度图像的隐写方法，其特征在于，机密文件载入灰度图像后进行公开的传输，不易被察觉里面隐含了机密信息，达到蒙蔽过关与机密信息不被窃取的效果；所述方法包括：利用图像的高位信息对图像进行边缘检测，将图像分成边缘和非边缘部分，在边缘和非边缘部分的低位部分分别嵌入不同嵌入率的信息，在接收方同样进行边缘检测，将低位信息隐藏的信息解密出来，得到隐藏信息。接受机密信息，主要是以文件的信息存在，机密文件藏入或载入灰度图像中，重组得到隐藏机密文件的图像；传输隐藏机密文件的图像给接收者，采用解密过程进行解密，使接收者得到机密文件；通信双方的发送者与接受者的传输通道即使有第三者的监听，也能蒙蔽第三者，使其放行。

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘检测的灰度图像的隐写方法，其特征在于，机密文件载入灰度图像后进行公开的传输，不易被察觉里面隐含了机密信息，达到蒙蔽过关与机密信息不被窃取的效果；所述方法包括：利用图像的高位信息对图像进行边缘检测，将图像分成边缘和非边缘部分，在边缘和非边缘部分的低位部分分别嵌入不同嵌入率的信息，在接收方同样进行边缘检测，将低位信息隐藏的信息解密出来，得到隐藏信息。接受机密信息，主要是以文件的信息存在，机密文件藏入或载入灰度图像中，重组得到隐藏机密文件的图像；传输隐藏机密文件的图像给接收者，采用解密过程进行解密，使接收者得到机密文件；通信双方的发送者与接受者的传输通道即使有第三者的监听，也能蒙蔽第三者，使其放行。2.根据权利要求1所述的方法，所述方法步骤包括：步骤一：机密信息需要进行信号的转换；预先对机密信息转化成字节码序列，使用加密机制加密字节码序列从而获取加密后的字节码序列，最后转化字节码序列为二进制序列；步骤二：图像的轮廓分区；获取灰度图像所有像素值得高6位信息，重新得到灰度图像，由图像边缘检测算法对得到的灰度图像进行边缘提取，获取原图像的轮廓像素序列与非轮廓像素序列；步骤三：二进制序列的划分；根据轮廓像素序列与非轮廓像素序列使二进制序列划分成两个序列，对应的二进制序列的长度需要满足小于等于图像像素序列的长度；步骤四：二进制序列嵌入像素序列；把划分的二进制序列通过随机最低有效位隐写算法，隐写于对应的轮廓像素值序列与非轮廓像素值序列中。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法步骤还包括：步骤一：图像的轮廓分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄颖，杨明，钱鹰，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50