一種基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像及視頻處理技術(shù)，特別是涉及一種基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法。
【背景技術(shù)】
[0002]信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在全球范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，方便了人與人之間的通訊和交流。借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人們可以方便快捷地將數(shù)字信息傳到世界各處，并且這種賦值和傳送幾乎可以無(wú)損地進(jìn)行。
[0003]這種便捷所帶來(lái)的副作用也應(yīng)運(yùn)而生，在傳輸信息的過程中，部分個(gè)人和團(tuán)體在沒有得到信息原作者許可的情況下對(duì)信息進(jìn)行截獲，一些較為機(jī)密的圖像或視頻信息一覽無(wú)遺，破壞了信息的安全性，信息的隱秘傳輸技術(shù)也就在這種情形下開始發(fā)展起來(lái)。
[0004]信息(包括圖像和視頻)隱藏利用人的感覺器官對(duì)數(shù)字信號(hào)的感覺冗余，以數(shù)字媒體和數(shù)字文件為載體，通過一定的算法將秘密信息隱藏在載體信息中，卻不易被人的感知系統(tǒng)多察覺，從而達(dá)到隱蔽通信的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提出一種基于分塊置亂和非線性變換的圖像信息隱藏方法，在隱藏內(nèi)容過程中無(wú)人為干預(yù)，較為快速和有效地隱藏目標(biāo)信息。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0007]I)對(duì)視頻每一幀進(jìn)行分塊重排；2)對(duì)分割出的每一子塊進(jìn)行非線性變化。3)使用步驟I)和步驟2)的方法對(duì)加密圖像及視頻進(jìn)行恢復(fù)。
【附圖說明】
[0008]圖1是基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法的流程圖；
[0009]圖2是對(duì)視頻中的某一幀圖像分塊重排的結(jié)果；
[0010]圖3是對(duì)視頻中的某一幀圖像進(jìn)行信息隱藏的結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0011]I)對(duì)視頻每一幀進(jìn)行分塊重排。對(duì)子塊大小的劃定都是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，不存在執(zhí)行時(shí)人為的設(shè)定，具體的劃分規(guī)則固定不變，適應(yīng)任何尺寸的視頻。具體的劃分規(guī)則總體分為兩類，因?yàn)椴荒芘懦曨l的行和列存在質(zhì)數(shù)的情況，所以分成質(zhì)數(shù)行(列)和非質(zhì)數(shù)行(列)兩種情況進(jìn)行。對(duì)于非質(zhì)數(shù)行(列)，我們對(duì)行(列)進(jìn)行因式分解，統(tǒng)計(jì)除了 I以外的因子個(gè)數(shù)，如果個(gè)數(shù)大于等于3，劃分的行(列)的個(gè)數(shù)定如公式(I)所示:
num = max (v) *min (v)(I)
否則個(gè)數(shù)定如公式(2)所示: num = min (v)(2)
其中num表示行(列)被劃分的個(gè)數(shù)，V表示對(duì)行(列)數(shù)進(jìn)行因式分解后產(chǎn)生的除I以外所有因子組成的集合，max (V)表示V中的最大值，min (V)表示v中最小值。對(duì)于質(zhì)數(shù)行(列)，只要減去1，原先的質(zhì)數(shù)行(列)就變成了非質(zhì)數(shù)行(列)，處理就使用之前的方法，多余的一行(列)再進(jìn)行額外的處理。視頻每一幀圖像的分塊重排次序都是不一樣的，而且都是由系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生的，排序信息以文本的形式保存，不存在人為設(shè)置的情況，大大提高了信息的安全性。具體的重排方法為，把分好的子塊按行列序號(hào)遞增的次序排成l*n的矩陣，其中η表示子塊的個(gè)數(shù)，對(duì)該矩陣的列進(jìn)行隨機(jī)重排，之后再按照行(列)的分塊數(shù)把矩陣恢復(fù)成原圖像的尺寸，起到打亂的效果。
[0012]2)對(duì)步驟I)中分割出的每一子塊進(jìn)行非線性變化。對(duì)子塊(包括處理質(zhì)數(shù)行(列)產(chǎn)生的額外的一行(列))每層每個(gè)像素點(diǎn)像素值的變化使用的都是非線性的變化?？梢院?jiǎn)單地用公式(3)表示
Ei (X，y) = f (Pi (x, y))(3)
其中Ei(x，y)表示非線性變換后的像素值，Pi (x, y)表示非線性變換前的像素值，f表示一種非線性變換，i表示彩色圖像r、g、b三層中的某一層，(x, y)表示像素點(diǎn)在子塊中的坐標(biāo)。
[0013]3)對(duì)加密圖像及視頻進(jìn)行恢復(fù)的方法是再次使用步驟2)和步驟3)的子過程，只是在恢復(fù)過程中對(duì)步驟3)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷模謴?fù)過程與加密的過程相近。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)對(duì)視頻每一幀進(jìn)行分塊重排； 2)對(duì)分割出的每一子塊進(jìn)行非線性變換； 3)使用步驟I)和步驟2)的方法對(duì)加密視頻進(jìn)行恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法，其特征在于:步驟I)中對(duì)視頻每一幀進(jìn)行分塊重排方法如下:對(duì)視頻每一幀圖像的分塊的方式，即對(duì)子塊大小的劃定都是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，不存在執(zhí)行時(shí)人為的設(shè)定，具體的劃分規(guī)則固定不變，適應(yīng)任何尺寸的視頻；具體的劃分規(guī)則總體分為兩類，因?yàn)椴荒芘懦曨l的行和列存在質(zhì)數(shù)的情況，所以分成質(zhì)數(shù)行(列)和非質(zhì)數(shù)行(列)兩種情況進(jìn)行；對(duì)于非質(zhì)數(shù)行(列)，我們對(duì)行(列)進(jìn)行因式分解，統(tǒng)計(jì)除了 I以外的因子個(gè)數(shù)，如果個(gè)數(shù)大于等于3，劃分的行(列)的個(gè)數(shù)定為式(I)所示: num = max (v) *min (v)(I) 否則個(gè)數(shù)定為式(2)所示: num = min (v)(2) 其中num表示行(列)被劃分的個(gè)數(shù)，V表示對(duì)行(列)數(shù)進(jìn)行因式分解后產(chǎn)生的除I以外所有因子組成的集合，max (V)表示V中的最大值，min (V)表示v中最小值；對(duì)于質(zhì)數(shù)行(列)，只要減去1，原先的質(zhì)數(shù)行(列)就變成了非質(zhì)數(shù)行(列)，處理就使用之前的方法，多余的一行(列)再進(jìn)行額外的處理；視頻每一幀圖像的分塊重排次序都是不一樣的，而且都是由系統(tǒng)隨機(jī)產(chǎn)生的，排序信息以文本的形式保存，不存在人為設(shè)置的情況，大大提高了信息的安全性；具體的重排方法為，把分好的子塊按行列序號(hào)遞增的次序排成l*n的矩陣，其中η表示子塊的個(gè)數(shù)，對(duì)該矩陣的列進(jìn)行隨機(jī)重排，之后再按照行(列)的分塊數(shù)把矩陣恢復(fù)成原圖像的尺寸，起到打亂的效果。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法，其特征在于:步驟2)中對(duì)分割出的每一子塊進(jìn)行非線性變換的方式如下:對(duì)子塊(包括處理質(zhì)數(shù)行(列)產(chǎn)生的額外的一行(列))每層每個(gè)像素點(diǎn)像素值的變化使用的都是非線性的變化?？梢院?jiǎn)單地用式(3)表示 Ei (X，y) = f (Pi (x, y))(3) 其中Ei(x，y)表示非線性變換后的像素值，Pi (x, y)表示非線性變換前的像素值，f表示一種非線性變換，i表示彩色圖像r、g、b三層中的某一層，(x, y)表示像素點(diǎn)在子塊中的坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法，其特征在于:步驟3)中對(duì)加密視頻進(jìn)行恢復(fù)的方法是再次使用步驟2)和步驟3)的子過程，只是在恢復(fù)過程中對(duì)步驟3)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷?，恢?fù)過程與加密的過程相近。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于分塊置亂和非線性變換的圖像及視頻信息隱藏方法，包括以下步驟：1）對(duì)視頻每一幀進(jìn)行分塊重排；2）對(duì)分割出的每一子塊進(jìn)行非線性變換。3）使用步驟1）和步驟2）的方法對(duì)加密視頻進(jìn)行恢復(fù)。本發(fā)明的圖像及視頻內(nèi)容隱藏以及恢復(fù)的方法整體過程簡(jiǎn)單，對(duì)圖像及視頻的隱藏效果良好。
【IPC分類】H04N19-88
【公開號(hào)】CN104822067
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510219682
【發(fā)明人】袁玉波, 戴光輝, 陳志華, 張靜, 應(yīng)方立, 劉赟
【申請(qǐng)人】華東理工大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年5月3日