基于小波边缘检测和S-UNIWARD的图像空域隐写术

缘 区域和 纹理 区域对秘 密信息进行嵌入 。实验表明本算法提 高 了Ｓ － Ｕ Ｎ Ｉ ＷＡ Ｒ Ｄ在 图像边缘 区域和 纹理 区域的嵌入精度 ， 且能提 高算法安
全性。
关键 词 ： 信息安全； 自适 应 隐 写 ； 边缘检测 ； 空域 通 用 小 波相 对 失真 方 法 ； 校 验 格 编 码
入。
１ 预 备 知 识
１ ． １基 于小波的图像边缘检测 图 １ 四种 隐 写 方 法抵 抗 ＳＲ Ｍ 隐 写分 析 的 实验 结果 小波边缘检测 主要包含 以下 ４ 个 步骤 ： ，若像素 的嵌入失真不 大于 ｐ ，则判定其属于纹理 区 １ ． １ ． １ 对 图像 ｆ （ ｘ ， ｙ ） 进行 二维小波变换 ， 计 算二维信 号 ｆ （ ｘ， ｖ 】 经过 失真 阈值 ｐ 域， 反之 ， 将该像 素的失真值 设定为 １ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ 。经 过实 验 ， 本文选 次小波变换 后的梯度模值 Ｍｆ （ ｘ ， ｙ ） 和小波变换相角 Ａ ｆ （ ｘ ， ｙ ） 。 ｎ ＝ ３ ． ９ １ ９ ２ 作为失真阈值 。 １ ． １ ． ２通过 检测沿相 角 ４个 方 向的小波变换 模 的局部极大 值 择 ｐ ２ ． １ ３根据校验矩阵 Ｈ和已经定 义的边缘区域 Ｅ和纹理 区域 Ｔ 点得到可能的边缘 图像 Ｅ ｄ ｇ ｅ 。 Ｔ Ｃ在边 缘区域 Ｅ和纹 理区域 Ｔ上进 行 １ ． １ ． ３对边缘图像 Ｅ ｄ ｇ ｅ 取阈值 Ｔ和 Ｔ ’ 得 到 ２个边缘 图像 Ｇ １ （ ｒ ｒ ） 内像 素的嵌入 失真 ，使 用 Ｓ 秘 密信 息 的嵌 入 。 和Ｃ ２ ｆ’ １ 。 ２ ． １ ． ４ 将载密 图像 ｙ 通过安全信道传递给接收者。 １ ． １ ． ４以 Ｇ１ 为 基础 ， 以Ｇ ２为 补充 来 连 接 图像 边 缘 。
一
１ ． ２ Ｓ—ＵＮＩ Ｗ ＡＲＤ
２ ． ２提取 过程
接收者收到载密图像 Ｙ后 ， 根据 Ｓ Ｔ Ｃ， 将所要传递 的秘密信息 ｍ Ｋ （ “ 、 、 代表水平 、 垂直 、 对角线三个方向上的方向滤波器 ， ｈ 提 取 出来 。 （ ｇ ） 表示一维小波分解低（ 高） 通滤波器 。ｘ代表 载体 图像 ， 图像大小 ３ 实 验 结 果及 分析 为ｎ 。 ｘ ｎ ， Ｙ代表经过消息嵌入后的图像。 本文实验所选择的图像库 为 Ｂ Ｏ Ｓ Ｓ ｂ ａ ｓ ｅ １ ． ０ １ 图像 库。 采用伪随机 １ ． ２ １ Ｋ【 ” 、 Ｋ∞、 Ｋ 的 计算 数发生器生成 的二元 随机序列模拟秘密信息 ， 通 过集 成分类器 （ Ｅ ｎ — Ｋ【 ） ＝ ｈ． ｇ （ ）＝ ｇ． Ｊ ｆ ｚ 【 。 ） ＝ ｇ． ｇ ｅ ｍ ｂ ｌ ｅ Ｃ ｌ ａ ｓ ｓ ｉ ｉ ｆ ｅ ｒ ） 在载体 图像 和载密图像之间进行训练和测试 。 算法 （ １ ） ｓ 的安全性 由其抵抗通用隐写分析 的能力来评估 ， 在实验中用于性能 １ ． ２ ． ２计算原始图像 三个方 向上像素点的小波系数
本文结合 图像 处理 中基于小波变换的边缘检测方法和 Ｓ Ｔ Ｃ， 提 出了一种基于 Ｓ － Ｕ Ｎ Ｉ ＷＡ Ｒ Ｄ的 自适应空域隐写术。 首先检测 出图像 的边缘区域 Ｅ 。 然后通过设置一定的失真阈值选择图像的纹理区域 Ｔ 。最后使 用 Ｓ Ｔ Ｃ在边 缘区域 Ｅ和纹理 区域 Ｔ对秘密 信息进行嵌
， ，
Ｗｕ ” ： Ｋ ‘
Ｘ
对 比的 隐 写 方 有 ：Ｈ Ｕ Ｇ Ｏ ， ＷＯ Ｗ， Ｓ — Ｕ Ｎ Ｉ ＷＡ Ｒ Ｄ 和 本 文方 法 ，实 验 结 来 表示 ： （ ２ ） 果用最小平均分类错误率 Ｐ
１ ｆ ， 、 １
１ ． ２ ＿ ３ 定 义总体的嵌入失真
… 喜 ＝ １ ｕ ＝ ｌ ｖ ＝ ｌ ｖ ｌ ｆ ， Ｗ ＾ ， ｌ
（ 其中 ， 盯为恒定正常数 ， 以பைடு நூலகம் 免 分 母 等 于 ０ ）
： ｍ ｉ ｎ Ｉ （ ＋ （ ） ） Ｊ
（ ３）
其中 ， Ｐ Ｆ Ａ 表示错警率 ， Ｐ 表示漏检 率。Ｐ Ｅ 越大， 表 明该 隐写方
作 为信息隐藏的一个重要分 支 ， 隐写术主要研究如何在公开 的 多媒体数据 中隐蔽地传输秘密信 息。自适应隐写术是指根据 载体 图 像 内容 的一些 特性 ， 自适应 地将秘密信息嵌入 到一些“ 不重要 的区 域” ， 而基 于最小化嵌入失真原则的隐写方法 ， 则是 目前 自适应 隐写
术 的 热 门 方 向之 一 。
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科 技 论 坛
基于小波边缘检测和 Ｓ － Ｕ Ｎ Ｉ ＷＡ Ｒ Ｄ 的图像空域隐写术
李 宁 波 潘 峰 （ 武警 工 程 大 学 密码 与 信 息 安 全保 密 重点 实验 室 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ８ ６ ）
摘 要： 根据 图像 内容 的最小化嵌 入失真原 则， 在 空域通 用小渡相 对失真 ＂ ￣（ ， Ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ － Ｕ Ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ａ ｌ ＷＡ ｖ ｅ ｌ ｅ ｔ Ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｓ — Ｕ — Ｎ Ｉ ＷＡ Ｒ Ｄ） 的基 础 上 ， 提 出一种 结合 小波 边 缘检 测 和校 验 格 编 码 （ Ｓ ｙ ｎ ｄ ｒ ０ ｍｅ Ｉ １ ｒ ｅ ｌ １ ｉ ｓ Ｃ ｏ ｄ ｅ ， Ｓ Ｔ Ｃ ） 的 图像 自适 应 空 域 隐 写术 。首先 利 用 小波 变 换检 测 图像边缘 区域 ， 然后根 据 Ｓ － Ｕ Ｎ Ｉ ＷＡ Ｒ Ｄ定义 图像像 素的嵌入 失真 ， 并通过设置 失真 阂值选择 图像 的纹理 区域 ， 最后使 用 Ｓ Ｔ Ｃ在边