基于图片的信息隐藏方法研究

基于图片的信息隐藏方法研究

搞要：针对图片编码过程与JPEG图像的信息隐藏的各种方法作了介绍，通过对比，得出基于人类视觉系统的J-PEG图像的信息隐藏方法更具有一定的优点，这种方法以人类视觉系统的模型面产生的量化表作为根本，直接修改JPEG图像交换格式所包含的量化表的系数，在一定的人类视觉系统模型生成的量化表系数范围之内，把信息隐藏起来。这种方法可以单独使用，也可以与其他算法相结合使用以达到更好的效果。由于该文所研究的算法没有修改图像内容，所以蔽性较好、提出方便，不影响图片质量。

关键词：图片信息隐藏量化表

随着社会的进步，信息技术也不飞速发展，在图片技术领域内，人们对于图片的处理技术也有了很高的发展。图片中的信息隐藏技术也是一项非常常用的技术。那么，图像的信息隐藏正是运用了人类感觉器官的不敏感性，根据多媒体数字信号处理的要求，把本身存在的多余的信息隐藏起来，放入主信号中，这样就会保持了图片的更高的利用价值，这样，里面的信息就不会被外露，也不会察觉或注意到，当然，图片信息的利用价值不会改变。该文主要是以JPEG格式的图片为研究对象进行说明，因为这种格式在图片中最为常用，用JPEG 图像作为载体进行信息隐藏具有更大的隐蔽性，不会被发现，应用价值也会更高。目前，以JPEG图像为载体信息隐藏方法已经发展到多种，结论得出，运用我些发明的算法进行信息隐藏，一般选择在图像

多个分块的DCT域中，一般为大小为8×8，因此，这种图片的信息隐藏与提取都是较为复杂的。该文的研究是提出了把信息放入位置不同的图片的方法。把所以隐藏的信息嵌入JPEG图像的量化表中，这种方法运用起来更有科学性，由HVS模型生成的量化表进行有效的控制。这种隐藏技术得到了认可，主要是因为把信息隐藏入之后，其像素基本没有失真，另外，进行提取信息也不需要进行复杂的图像解码，从而达到快速而简单的效果。

1 基础知识

该文所研究的JPEG是静止压缩图像的标准，是由ISO/IEC联合图像专家组所特别指定的。这种图像适合用于连续色调，其中包括灰度和彩色两种。

1.1 JPEG的三种要素有哪些

包括三种基本要素，这是特指JPEG标准：第一种要素是编码器，它是编码处理的实体。输入与输出有很大的区别，把数字原始图像与不同的的定义两种同时输入，就会根据一定的指定命令输出所需要的压缩图像数据。第二种要素是解码器如上所说，编码器是编码处理的实体，当然，解码器则是是解码处理的实体了。把上一个得出的压缩图像数据再次输入，同时输入一些不同定义的表格，则再次输出重新组合的指定图像数据。第三种要素是交换格式，在A、B两个环境下，或者多个环境下，通过交换再产生的数据，交换模式是压缩图像数据

的表示，在编码中所使用的所有表格也都表示出来。

1．2 JPEG的编码解读

JPEG格式的编码包括三个重要的过程。

第一，色域转换。YCrCb颜色模型是JPEG格式图像所经常使用。具有一定的固定公式，从RGB到YCrCb之间的转换公式作如下表达。

Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B

Cb=m.1687×R-0.3313×G +0.5×B+128

Cr=0.5×R-0.4187×G-0.0813×B+128

第二，DCT变换。这种变换就是指离散余弦变换，整个图像依次从上到下，从左到右分为64块，8×8的一个正方形，构成图像块，对每个块都要进行离散余弦变换即DCT变换。在编码时JPEG用的是Forward DCT（FDCT），而在解码时所用的则是Inverse DCT （IDCT），两者

不同。

第三，量化。从第一步所说的离散余弦变换的8×8个空间频率振幅值，再对这一空间进行分层量化操作。在数据中分别除以量化表里对应的值，出现小数时四舍五入。量化表的取得有两种方法，一种是自己定义的，另一种是用JPEG标准文件中推荐的缺省量化表。比如

说分别用于亮度与色度的缺省量化表，就是标准文件文件中所推荐。

离散余弦系数的量化是对压缩比中最重要的部分，也是对于压缩比与关系到图像质量的最主要部分。在排序与编码时，把上面所量化后的离散余弦系数再按照Zig-zag排序的方法进行再一次编排，将把8×8的这样的一个正方形阵形变成l×64的矢量，空间发和一了变化，再对离散余弦系数再次编码。

2 以往QTM算法及不足

我们知道，Jpeg-Jsteg的方法隐藏方法中，其中所隐藏的信息容量非常小，是一个很大的弱点，而有科学家对此时行了再次研究，对这种方法进行改进，得出另一种算法，也就是QTM算法，全名是quantization tablemodification算法，这样就大大提高了信息隐藏的数量。QTM方法为什么会大大提高信息的融与量呢，原来，它是把JPEG 缺省量化表作了修改，便于输入更多的信息。在修改之后，在表中的中频位置上其系数全部变为l，并在修改后的8×8的离散余弦系数中时面块的中频区域离散余弦系数的每个中最后面两位也转入了所隐藏的信息，这样，容量就会变

大了。

3 该文算法

通过上面我们已经知道了QTM算法是对JPEG量化表进行科学

地修改，这样可以让量化后的离散余弦系数更多的输入信息。但是，这种算法也有一定的缺点，比如，经过修改后的量化表中频系数都变成了1，这一位置很容易被所谓的黑客不费吹灰之力就可以功破，没有安全性可言。

当然，由于用了修改后的量化表之后使图的像的压缩率再次变小，而且这种算法是JPEG缺省的最化表，致使图像质量受到损坏，质量变差了，影响效果也会变差。可是该文的算法却没有这样的缺点，用的是直接通过修改量化表，把把隐藏在量化表中直接隐藏，效果较好。

3．1 在人类视觉系统的基础建立的量化表的运用

在上文中提到了JPEG标准规定缺省的量化表，我们对其有了一定的了解。这两个量化表它是运用了亮度与色差的信号。这两个量化表在一般应用中有着较好的效果。上面提到的Jpeg-Jsteg算法和QTM 算法都是在这个基础上的。

但是这两个缺省量化表具有一定的缺点，那就是它只是局限于720×576的辨率，最适合的观察距离为屏幕高的6倍，除了这个距离效果不好，而且只是想到了肉眼窄间频率敏感特性，但是对于肉眼视觉系统的掩蔽效应没有考虑充分。

所以，这两种算法隐藏信息后却让图像质量大打折扣。所以该文所说的算法充分考虑了人的视觉系统，运用人类视觉模型构造的量化