像素差自适应隐写方案

三个像 素差 进行 自适应嵌入 ， 有效地提高 了 Ｐ Ｄ的嵌 入效率 。 Ｖ
Ｏ 引言
２ ０世纪 ９ ０年代 以来 ， 信息隐藏技术在 网络安 全 中的作用
２０ ０ ６年 ，ｈ ｎ Ｚ ａｇ等人 提 出了嵌 入方 向拓展 （ｘ ｌ ｔ ｇｍｏｉ— ｅｐ ｉｎ ｄｆ ｏｉ ｉ ｃｔ ｎｄｒｃ ｏ ， Ｍ ， ａ ｏ ｉ ｔ ｎ Ｅ Ｄ） 其在 ｎ个 图像 载体 中最 多只需 改动一 ｉ ｅｉ
Ａ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｐｏ ｏｅ ｅ ｄ ｐ ｖ ｔ ａ ｏ ｒｐ ｉ ａ ｏｉ ｍ ｂ ｓ ｄ ｏ ｉｅ ｖ ｌｅ ｄ ｆｒｎ ｅ ｅｗ ｅ ｄａ ｅ ｔ ｂ ｔａ ｔ ｈ ａ ｅ ｒｐ ｓｄ ａ ｎ ｗ ａ ａ ｔ ｅ ｓ ｇ ｎ ｇａ ｈｃ ｌ ｒ ｈ ａｅ ｎ ｐｘｌ ａ ｉｅｅ ｃ ｓｂ ｔ ｅ ｎ ａ ｊｃ ｎ ｓ ｉ ｅ ｇ ｔ — ｕ ｆ
起 伏剧 烈的 区域敏 感性 较差 的视 觉特性 ， 据相 邻像 素 高五位 比特值 之 差 的 不 同选择 不 同的嵌 入 策略 ， 根 通过 改
变每对像 素 的最低 三位 比特 值 实现 信 息嵌入 。通过 理论 分 析和 实验证 明 ， 算法 具有 较 高的嵌 入 容 量 ， 有 良 该 具 好 的 隐写安 全性 ， 同时算 法复 杂度低 ， 实现 简单 。 关键 词 ：视 觉特性 ； 空域 隐写算 法 ； 素差 ；高安 全性 像
平 面 复 杂 度 分 割 （ ｉｐａｅｃｍ ｌｘ ｙｓｇ ｅ ｔｉｎ， Ｐ Ｓ 密 ｂｔ ｌｎ ｏ ｐｅｉ ｅｍ ｎａ ｏｔＢ Ｃ ） — ｔ ｔ
本文利用人 眼对像 素值起 伏剧烈 区域敏感 性较差 的视觉 特性 ， 提出了一种新的相邻像 素差 自适 应 隐写算法 ， 根据相
写 …和 Ｗｕ等人 提 出的 Ｐ Ｄ（ ｉ ｌ ａｕ ｉｅｅｃ ｇ 密写是 Ｖ ｐｘ — ｌｅｄｆｒｎ ｉ ） ｅｖ ｆ ｎ 最常见 的利 用人类 视觉特性和 图像复杂度 的隐写算法 ， 该算法 由于 Ｒ 的划分使直方 图出现 了阶梯现象 。Ｚ ａｇ等人提 出 的 ｈｎ 改进 的 Ｐ Ｄ算 法通过动态划分 Ｒ 更好地消除 了原始 Ｐ Ｄ算 Ｖ ， Ｖ 法 中存在 的阶梯 效应 。２ ０ ０ ５年 Ｗｕ等 人 提 出了基 于 Ｐ Ｄ Ｖ
ｅ ｅ ｒ ｏ ｅ ｓｔ ｅｔ ｈ ｒ ａ ｗ ｅ ｅ ｐ ｘ ｌ ｈ ｎ ｅ ｒ ｑ ｅ ｔ ｎ ｃ ｔｌ ． ｔｃ ｏ ｅ ｄｆ ｒ ｎ ｍｂ ｄ ｉ ｇｓｒ ｔｇ ｅ ｃ ｏ ｄ ｙ ｓｗｅｅ ｎ ｔｓ ｎ ｉ ｖ ｏ ｔ ｅａ ｅ ｈ ｒ ｉ ｅｓｃ ａ ｇ ｄ ｆ ｕ ｎｌ ａ ｄ ａ ｕ ｅｙ Ｉ ｈ ｓ ｉ ｅ ｅ ｔｅ ｅ ｄｎ ｔａｅ ｉｓａ ｃ ｒ — ｉ ｅ ｙ ｆ
ｓｒ ｎ ｔ ｇ ｎ ｇ ａ ｈ ｅ ｕ ｉ ． ｓ ｅ ，ｈ ｌｏ ｉ ｍ ａ ｏ ｏ ｌｘ ｔ ａ ｄ ｃ ｎ ｂ ａ ｉ ｅ ｌ ｅ ． ｔｏ ｇ ｓｅ ａ ｏ ｒｐ ｙ ｓ ｃ ｒ ｙ Ｂｅ ｉ ｓ ｔ ｅ ａ ｇ ｒｔ ｈ ｓ ｌｗ ｃ ｍｐｅ ｉ ｎ ａ ｅ ｅ ｓｌ ｒ ａｉ ｄ ｔ ｄ ｈ ｙ ｙ ｚ
的空域算法 ， 并通 过低 像素 差 的调整 策 略提 出 了新 的改 进算
法 ， 效 地 提 高 了算 法 安 全 性 。 有
有效位 （ｅｓ ｓ ｎｆ ａｔｂｔ Ｌ Ｂ） 代 … 及 其 扩 展 Ｊｔｇ 、 １ ｔ ｉ ｉｃｎ ｉ Ｓ 替 ａ ｇ ｉ ， Ｓｅ…
Ｌ 和 Ｍ Ｓ ｌ 都得到广 泛应 用。Ｋ ｗ ｇ ｃｉ 人提 出的位 ＨＡ Ｌ Ｂｊ ａ ａｕｈ 等
隐藏 （９ ６ ５ １ｃｏ １３ ｃｎ） 王 世峰 （ ９４ ） 男 ， 士 ， １ ８０ ３ １ｏ＠ ６ ．ｏ ； １８ 一 ， 硕 主要 研 究 方 向 为信 息研 究．
・
６６・ ５
计 算 机 应 用 研 究
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ｉｇｔ ｔｅHale Waihona Puke Baiduｆ ｒｎ ｅ ｅ ｅ ｎ ｔ ｒｔ ｖ ｉ ｐ ｎ ｓ ｆ ｗ ｄａ ｅ ｔ ｉ ｌ， ｎ ｏ ｉ ｅ ｈ ｓ ｔ ｅ ｉ ｐａ ｅ ｏ ｅ ． ｎ ｉｅｅ ｃ ｓ ｔ ｅ ｅ ｆ ｓ ｆ ｅｂｔ ｌ ｅ ｏ ａｊｃ ｎ ｐｘ ｓ ａ ｄ ｍ ｄｆ ｄ ｔｅｌ ｔ ｈ ｅ ｂ ｌ ｓ ｆ ｈ ｍ ｏｈ ｆ ｂ ｗ ｈ ｉ ｉ ａ ｏｔ ｅ ｉ ａ ｒ ｔ ｎ ｔ
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ｐｉｅｓ Ｔｈｅａ ｇ ｒｔ ｍ ｅ ｌｚ ｄ ｅ ｅｄ ｉ ｇ ｍｅ ｓ ｇ ｓｂ ｏ ｉ ｇｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｆｉ ｇ ｔｐａ ｓｗｉｈ ｔｅ ｈ ｘ ｌ． ｌｏ ｉｈ ｒ ａ ｉｅ ｍｂ ｄ ｎ ｓａ ｅ ｙ ｃ ｍｂ ｎ ｈ ａ ｕ ｅｏ ｍａ ｅｂｉ— ｌｎｅ ｔ ｈ ｕｍａ ｉｉ ｎ ｑ ｌｔ ｈａ ｎ ｖｓｏ ｕａｉｙｔ ｔ
Ｔｈ ｏ ｈ ｔ ｈｅ ｒ ｔｃ ｌａｎ ｌｓｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｘ ｒｍｅ ｔ ｒ ｕｔ ｉ ｐ ｏ ｅ ｈａ ｈｅ ａ ｇ ｒｔ ｒ ｕｇ ｈｅ ｔ ｏｅ ｉａ ａｙ ｉ ｎ ｈ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｅｓ ｌｓ，ｔ ｒ ｖ ｓ ｔ ｔｔ ｌ ｏｉｈｍ ａ ｂ ａｎ ｈｉｈ ｃ ｐ ｃ ｔ ｎ ｂ ａｎ ｃ ｎ ｏ ｔ ｉ ｇ ａ ａ ｉｙ ａ ｄ ｏ ｔ ｉ
个载体数据便 可隐藏 一个 ２ ＋１ 制的秘密信息 ， 进 充分利用不 同嵌入方 向实现 高效数 据隐 藏。２ ０ ０ ９年 ，ｕ ｇ等人 利 用模 Ｊｎ
运算提 出了 改进 的 Ｅ ＭＤ算 法 ， 高 了 Ｅ 提 ＭＤ算 法 的嵌 入 率 。 ２１ ０ ０年 ， ａ ｇ Ｙ ｎ 等人在文献 ［０ 中综 述 了各种 融合 Ｐ Ｄ和 Ｌ Ｂ １］ Ｖ Ｓ
邻像素二进 制取值 的高位差 的不 同选择不 同的嵌入 方法 。理
论 分 析 与性 能对 比表 明 ， 方 法 可 保 证 较 好 的视 觉 不 可见 性 和 新
统计不可见性 。
１ 信 息 隐藏算 法及 提取 原理
１ １ 信息嵌入 介绍 ．
和 Ｌ Ｂ的图像 隐写方案 ， Ｓ 该算法融合 了 Ｐ Ｄ算法 和 Ｌ Ｂ 法 ， Ｖ Ｓ算
第２ ９卷 第 ２期
２１ ０ ２年 ２ 月
计 算 机 应 用 研 究
Ａｐ ｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｃ ｆ Ｃ ｍｐ ｔｒ ｐ ｉ ａｉ ｎ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｏ ｕ ｅ ｓ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ２ １２ ． Ｆ ｂ ２ １ ｅ． ０２
像 素 差 自适 应 隐 写方 案 术
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ： ｖ ｓｏ ｕ ｌｔ ｄｓ ｉｉｎ ｑ ａ ｉ ｙ；ｓｅ ａ ｏ ｒｐｈ ｎ ｓ ｃ ｏ ｉ ｔ ｇ ｎ ｇ ａ ｙ ｉ ｐａ ｅ ｄ ｍａｎ；ｐｉｅ —ａ ｕ ｆｅ ｅ ｃｎｇ；ｈｉｈ ｓ ｃ ｉｙ ｘ ｌｖ ｌ ｅ ｄｉ ｒ ｎ ｉ ｆ ｇ ｅ ｕｒｔ
（ ｊ２ １２ ） ｗｙ０ ０ ７
的主要信息 大多存在 高位 平面上 ， 通过计算相邻像素二进 制值
基金项 目：国家 自然科 学基金 资助 项 目（０ ４ ０ ６ ； ６８ ２ ０ ） 武警工程 学院基础基金 资助 项 目
作者简 介： 潘峰 （９ ７ ） 男， １６ 一 ， 陕西西安人 ， 副教授 ， 博士 ， 主要研 究方 向为信息安全 、 多媒体 处理； 圆（９ ６ ， ， 士， 刘 １８ 一） 女 硕 主要研 究方 向为信 息
潘 峰ｈ¨ 刘 ， ， 圆ｈ，王世 峰
（． １ 武警 工程 学 院 ａ 网络 与信 息安全 武警部 队重点 实验 室 ； ． 息安全研 究所 ，西安 ７ ０ ８ ； ． ． ｂ信 １０ ６ ２ 西安 电子科 技 大学 网络 信 息安 全教 育部 重点 实验 室 ，西安 ７ ０ ７ ； ． １０ １ ３ 武警 山 东省 总 队 ，济 南 ２ １ １ ） ５ ０ ０ 摘 要 ：提 出 了一 种新 的基 于相邻像 素 差的 自适应 隐写算 法。 该算 法结合 图像 位平 面性质 以及人 眼对像 素值
日益 凸显 ， 数字 图像 隐写术 成 为 了信息 隐藏 领域 的一 大研 究
热点 。 图像 隐写技术分为空 域隐 写算法 和变换域 隐写算 法 。由 于具有更 高嵌 入容量 、 好 的视 觉质量 等优点 ， 比变换 域算 更 相 法， 空域隐写算法应用更加广 泛。最原 始的空域隐写算法最低
中图分 类号 ：Ｔ ３ １ Ｐ ９ 文 献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ —６ ５ ２ １ ） ２ ０ ５ — ３ ０ １ ３ ９ （ ０ ２ ０ — ６ ５ ０
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉｓ． ０ １３９ ．０ ２ ０ ． ６ ｏ：０ ３ ６ ／．ｓｎ １０ —６ ５ ２ １ ．２ ０ ７
再次提 高了算法的安 全性 与嵌 入量 。２ ０ ０ ６年 ， ａ ｇ 人 提 Ｙｎ 等
将秘密 消息 隐藏 在图像 两个相邻 像素 的灰度值 中。 图像
出了多像 素差的数字图像隐写方法 ， 根据含四个像素的小块 的
收稿 日期 ：２ １ —７ ０ ；修 回日期 ：２ １ —８ １ ０ １０ —９ ０ １０ — ８
Ａｄ ｐ ｉ ｅ ｓｅ ａ ｏ ｒ ｐ ｉ ｌ ｏ ｉｈ ｏ ｉ ｅ — ａ ｕ ｉ ｅ ｅ ｃ ｎ ａ ｔ ｔ ｇ ｎ ｇ ａ ｈ ｃ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ｐ ｘ ｌｖ ｌ ｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｉ ｇ ｖ ｆ
Ｐ ｅｇ ＡＮ Ｆ ｎ 一．Ｌ Ｕ ａ ．ＷＡＮＧ ｈ —ｅ ｇ Ｉ Ｙｕ ｎ Ｓ ｉ ｎ ｆ
第２ ９卷
的高五位 的差值 ， 差值 大则表 明此处像 素值 波动较 大 ， 可选 择 修改率较大 的嵌入 方法 ； 值小 则表 明此处像 素值 波动较 小 ， 差
可选择修改率较小 的嵌入方 法 。在相 同的嵌入条 件下 与经典 的 Ｌ Ｂ及其 改进 相 比， 算法 在确保 视 觉不 可见 性 和统计 不 Ｓ 本 可见性 的前提下 ， 有效地提高 了嵌入 率。
１２ 信 息 嵌 入 过 程 ．
若 ＝ 则恢 复 ３比特秘 密信息（ 。 ： ４， ｓ ｓ） ； 若 ≠４， 则恢 复 ２比特秘 密信息（ ， ） ； ｓｓ ： ： 若 Ｉ ｘ ４５ ２一（ ２３４５ ｌ ， （ ２ ） １ ＹＹＹＹＹ ） ＞１ 则进行如下操作 ： （ ） （ ｌ２） ＝（７８ ２ ａ 令 Ｓ ，２ ） ； ，