一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及信息隱藏和檢測【技術(shù)領(lǐng)域】。一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，秘密信息嵌入步驟包括生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和數(shù)據(jù)隱寫因子，將彩色圖像與數(shù)據(jù)隱寫因子進(jìn)行一系列函數(shù)轉(zhuǎn)換，生成包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像，秘密信息提取步驟包括：生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像進(jìn)行一系列函數(shù)轉(zhuǎn)換讀取出該隱寫數(shù)據(jù)。本發(fā)明通過固化隱寫數(shù)據(jù)，提高隱寫速度，降低數(shù)據(jù)隱寫CPU時間和隱寫數(shù)據(jù)讀取CPU時間。支持多種彩色圖像格式，采用線程池技術(shù)，提高數(shù)據(jù)隱寫和隱寫數(shù)據(jù)讀取并發(fā)數(shù)，增強(qiáng)防隱寫攻擊的數(shù)據(jù)魯棒性。
【專利說明】一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信息隱藏和檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類步入了前所未有的數(shù)字化信息時代。尤其是因特網(wǎng)的普及，使得人們的思維、工作、生活方式等方面都發(fā)生了諸多變化。人們越來越傾向于通過方便快捷的網(wǎng)絡(luò)來獲取各類信息，電子商務(wù)、電子政務(wù)、網(wǎng)絡(luò)辦公等已成為社會高效運(yùn)轉(zhuǎn)不可缺少的工作方式，電子郵件、網(wǎng)絡(luò)聊天、BBS等成為人們新的交流方式。網(wǎng)絡(luò)給人們帶來便捷的同時，也帶來了信息安全方面的挑戰(zhàn):涉及國家安全、政府機(jī)密的文件能否在網(wǎng)絡(luò)中安全的傳輸；電子商務(wù)中的企業(yè)機(jī)密能否躲過商業(yè)間諜的竊??；個人隱私如帳號、口令密碼、電子郵件等，能否得到安全的保障；多媒體作品的版權(quán)能否得到保護(hù)等。歸結(jié)起來就是信息存儲和傳輸?shù)陌踩约坝脩翳b別問題。如何解決這一系列的安全問題成為當(dāng)前乃至相當(dāng)長的時期內(nèi)的一個研究熱點(diǎn)。
[0003]信息隱藏技術(shù)作為信息安全領(lǐng)域一個新興的研究方向，給網(wǎng)絡(luò)化的多媒體信息的安全保存和傳送開辟了一條有效的途徑，受到了各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。信息隱藏的歷史可以追溯到古希臘時代，而與現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)密切結(jié)合的現(xiàn)代信息隱藏技術(shù)，20世紀(jì)90年代才被正式提出?，F(xiàn)代信息隱藏，以網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)母鞣N數(shù)字文件作為載體對象，例如文本、圖像、音頻、視頻等。其中，以圖像作為載體對象的信息隱藏最為常見，一方面由于圖像是網(wǎng)絡(luò)通信中最常見的數(shù)據(jù)類型，另一方面由于圖像產(chǎn)品急需產(chǎn)權(quán)標(biāo)識和保護(hù)。
[0004]目前，信息隱藏技術(shù)的研究及應(yīng)用的主要領(lǐng)域有兩個，即數(shù)字水印和數(shù)字隱寫。前者是對數(shù)字媒體起標(biāo)識和版權(quán)保護(hù)的作用；后者是將秘密信息隱藏于其它公開的數(shù)字媒體中，強(qiáng)調(diào)通信過程存在性的隱秘。數(shù)字隱寫技術(shù)既可以確保國家的政治、軍事、經(jīng)濟(jì)等信息在公共通信網(wǎng)絡(luò)中安全可靠的傳遞和共享，也有可能被不法分子所利用，進(jìn)行非法消息散布、籌劃犯罪活動等，嚴(yán)重危害了國家安全和社會公共安全。因此，各國學(xué)者開展了對數(shù)字隱寫攻擊技術(shù)的研究，該技術(shù)稱為隱寫分析技術(shù)。特別是圖像隱寫分析技術(shù)，成為信息安全領(lǐng)域一個十分重要的研究方向。
[0005]數(shù)字隱寫是信息隱藏的一個重要分支，它是通過隱藏通信過程中的存在性來獲得通信的安全。到現(xiàn)在為止，針對圖像的不同的載體類型已有許多隱寫方法，其中LSB(leastsignificant bit)隱寫出現(xiàn)的最早，由于其方法簡單,數(shù)據(jù)量大而被廣泛應(yīng)用。同時針對LSB隱寫的分析開展了大量的研究，出現(xiàn)了許多有效的實(shí)現(xiàn)方法。為了提高安全性，研究者針對LSB隱寫不斷進(jìn)行改進(jìn)，提出了多種修正的LSB密寫法，能抵御某些隱寫實(shí)現(xiàn)方法。在現(xiàn)有研究中，可逆圖像信息隱寫方法根據(jù)嵌入域的不同主要可分為空域方法和變換域方法。其中空域方法應(yīng)用較為廣泛，最早的可逆信息隱寫方法是由Barton在1997年提出。隨著研究的深入，近年來學(xué)者們提出大量的空域可逆信息隱寫方法，這些方法大致分為使用數(shù)據(jù)壓縮的可逆信息隱寫、基于直方圖修改的可逆信息隱寫(HistogramModification, HM)和基于差值擴(kuò)展的可逆信寫等方法。基于直方圖修改的可逆隱寫方法通過改變圖像的直方圖，將秘密信息嵌入圖像，此類方法具有較高的圖像質(zhì)量。
[0006]與隱寫相對應(yīng)，隱寫分析技術(shù)是數(shù)字隱寫的攻擊技術(shù)，其研究重點(diǎn)是對隱藏信息的可靠檢測。隱寫分析的目的在于揭示媒體中隱蔽隱寫的存在性，甚至只是指出媒體中存在隱寫信息的可疑性。可逆圖像信息隱寫分析是近兩年來信息安全領(lǐng)域提出的新問題。目前關(guān)于可逆圖像隱寫方法的隱寫分析尚處于起步階段，相關(guān)研究成果較少，主要包括基于特征統(tǒng)計的隱寫分析，如CM (reversible contrast mapping)可逆圖像隱寫分析,基于載密圖像特征異常的隱寫分析，如基于直方圖位移的可逆圖像隱寫分析等，但從檢測意義上說，部分傳統(tǒng)的隱寫檢測方法對于可逆隱寫分析同樣適用。
[0007]隱寫方法一般選擇應(yīng)用廣泛、冗余度大、容易獲取的數(shù)字圖像作為載體，盡管隱秘信息的潛入具有視覺上的不可感知性，但由于隱寫算法本身所具有的入侵特性，必然會對原始載體圖像所固有的某些統(tǒng)計特征帶來改變。針對JPEG圖像，主要是修改圖像對應(yīng)的頻域系數(shù)來嵌入信息，具有較強(qiáng)魯棒性的同時也兼顧了圖像的不可感知性。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)中常用的隱寫方法為LSB(最低有效位:Least Significant Bit)，直接將每個像素的最低位替換掉，嵌入Ibit信息，達(dá)到在視覺上不會引起變化的目的。這種算法的優(yōu)點(diǎn)是隱寫容量大，缺點(diǎn)是魯棒性差，最輕微的隱寫攻擊也會讓整個隱寫系統(tǒng)遭到嚴(yán)重的破壞，導(dǎo)致不能提取隱寫信息或者提取出的隱寫信息不能被識別。為此該彩色圖像數(shù)字隱寫算法考慮實(shí)際隱寫的數(shù)據(jù)作為唯一標(biāo)識，不需要存儲大量數(shù)據(jù)，同時多分區(qū)存儲，提高抗隱寫攻擊性。該算法增強(qiáng)魯棒性，固定存儲隱寫數(shù)據(jù)208字節(jié)長度，即可存儲隱寫數(shù)據(jù)為34個6字節(jié)長度字符，同時在保證在多區(qū)域污損或者受到隱寫攻擊情況下，依然可以安全讀取彩色圖像隱寫的數(shù)據(jù)。
[0009]目前多數(shù)信息隱藏方法都采用了變換域技術(shù)，即把待隱藏的信息嵌入到載體的一個變換空間中，如頻域。用變換域方法的優(yōu)點(diǎn)是:在變換域中嵌入的信號能量可以分布到空域的所有像素上。在變換域中，人的感知系統(tǒng)的某些掩蔽特性可以更方便地結(jié)合到編碼過程中。變換域方法可與數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)，如JPEG兼容。常用的變換包括離散余弦變換DCT(Discrete-Cosine Transform)和小波變換。常用算法比如Jsteg,對載體圖像進(jìn)行DCT變化，然后在非1、非O和非-1的點(diǎn)的LSB嵌入Ibit隱寫信息。一般來說，變換域方法對諸如壓縮、修剪和某些圖像處理等的攻擊的魯棒性更強(qiáng)，但隱藏信息的容量小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，該方法基于Java語言實(shí)現(xiàn)，包括秘密信息嵌入和秘密信息提取兩個步驟，
所述秘密信息嵌入步驟具體包括:
51:生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū):將彩色圖像讀取為通用并可訪問的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Image圖像;
52:設(shè)定線程池對象，同時并發(fā)多個Image圖像進(jìn)行數(shù)字隱寫處理，具體包括以下步
驟:
S2.1:對每一個Image圖像分割成塊:在線程池對象的每一個線程中，將每一個Image圖像分割成8 X 8個圖像塊，并對每個圖像塊采用正向離散余弦變換， S2.2:生成數(shù)據(jù)隱寫因子:對需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)排列，對該需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行FDCT轉(zhuǎn)換，生成隨機(jī)隱寫因子，該隨機(jī)隱寫因子即為數(shù)據(jù)隱寫因子；
S2.3:設(shè)定VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)，基于上述VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)隱寫因子進(jìn)行篩選過濾，將有效的數(shù)據(jù)隱寫因子生成寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)，S2.4:將需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)分割為4 X 4的int[][]數(shù)組，對每個int[][]數(shù)組分別做FDCT (正向離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)數(shù)據(jù)魯棒性，對Image圖像進(jìn)行DCT (離散余弦變換)系數(shù)鋸齒形Scan掃描轉(zhuǎn)換排列，通過二維轉(zhuǎn)一維算法，將DCT系數(shù)轉(zhuǎn)換為彩色圖像二維int數(shù)組，
S2.5:將彩色圖像二維int數(shù)組與寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)進(jìn)行InverseDCT (逆向離散余弦變換)，生成包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像，
所述秘密信息提取步驟具體包括:
B1:生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū):將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像通過Java語言的圖像讀取和寫入類BufferedImage讀取為通用并可訪問的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Image圖像；
B2:將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像轉(zhuǎn)換為BufferedImage彩色圖像格式:將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像按照BufferedImage格式分割為8 x 8的圖像區(qū)域,對每一個8 x 8圖像區(qū)域做FDCT (正向離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，生成int[][]數(shù)組；
B3:對包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像進(jìn)行DCT (離散余弦變換)系數(shù)鋸齒形Scan掃描轉(zhuǎn)換排列，針對每個int[][]數(shù)組進(jìn)行反量化轉(zhuǎn)換，對反量化完的int[][]數(shù)組進(jìn)行IDCT(離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，生成IDCT數(shù)據(jù)；
B4:設(shè)定隨機(jī)數(shù)生成器的seed，對IDCT數(shù)據(jù)進(jìn)行偽隨機(jī)序列seed解擴(kuò)，返回重新排列后的數(shù)據(jù)二維int[][]，將數(shù)據(jù)二維int[][]進(jìn)行數(shù)據(jù)二值化處理，完成數(shù)據(jù)二維int[][]至6 bit字符集數(shù)組ArrayList數(shù)據(jù)的解擴(kuò),將ArrayList數(shù)據(jù)組合為String,返回讀取該包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像中的隱寫數(shù)據(jù)。
[0011 ] 進(jìn)一步的，所述步驟S2.2中，所述數(shù)字隱寫因子是二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流形式或者文本信息數(shù)據(jù)形式的原始秘密信息，所述數(shù)字隱寫因子Java Random函數(shù)范圍為10的正負(fù)10次方，即 999999999 至-999999999 之間。
[0012]進(jìn)一步的，所述步驟S2.2中，還包括在隨機(jī)隱寫因子中加入6 bit字符集數(shù)組ArrayList，并將每個隨機(jī)隱寫因子輸入虛擬隨機(jī)數(shù)生成器，進(jìn)行隨機(jī)數(shù)重新進(jìn)行排列計算DCT 系數(shù) int 口 []。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟S2.4中，還包括設(shè)定int [][]數(shù)組產(chǎn)生嵌入因子，將每個嵌入因子輸入虛擬隨機(jī)數(shù)生成器，對int[][]數(shù)組重新進(jìn)行排列計算DCT系數(shù)。
[0014]本發(fā)明通過采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明在固化隱寫數(shù)據(jù)長度后提高隱寫速度。通過6bit長度字符集的范圍控制，固化隱寫數(shù)據(jù)為6bit 32長度隱寫數(shù)據(jù)，避免在隱寫中使用ASCIK 128字符集)、UTF_8( 1048576字符集)、Unicode (17777777777字符集)等大范圍字符集進(jìn)行搜索，僅在66個6bit字符集中匹配，從而大幅度提升字符的搜索匹配速度。考慮到實(shí)際場景隱寫數(shù)據(jù)存儲僅需要較小數(shù)據(jù)量既可以保證彩色圖像的唯一性認(rèn)證，生成6bit字符22個到32個數(shù)據(jù)哈希，即可實(shí)現(xiàn)彩色圖像唯一性認(rèn)證數(shù)據(jù)標(biāo)識。并通過可以做到完全唯一性限定的22-32數(shù)據(jù)哈希字符長度，固化本算法隱寫數(shù)據(jù)字符長度0-34之間，從根本減少多余數(shù)據(jù)隱寫，最大限度提高隱寫速度，在固化隱寫數(shù)據(jù)量基礎(chǔ)上，降低數(shù)據(jù)隱寫CPU時間和隱寫數(shù)據(jù)讀取CPU時間。
[0015]本發(fā)明能夠支持多種彩色圖像格式，例如JEPG、JPG、PNG、BMP，大幅度提高彩色圖像數(shù)字隱寫及其實(shí)現(xiàn)方法在目前通用的彩色圖像格式中的使用范圍，通過由RGB顏色模式轉(zhuǎn)換為HSB顏色模式，使PNG、BMP圖像可以通過彩色圖像數(shù)字隱寫及其實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)隱寫；
本發(fā)明采用線程池技術(shù)；采用Java線程池，配置為4個核心線程，10個最大線程，5000個線程等待隊列，提高數(shù)據(jù)隱寫和隱寫數(shù)據(jù)讀取并發(fā)數(shù)。
[0016]本發(fā)明的彩色圖像數(shù)字隱寫方法，增強(qiáng)防隱寫攻擊的數(shù)據(jù)魯棒性，可以更好的抵抗隱寫分析問題。66個6bit字符集范圍，使在絕大部分區(qū)域受到污損情況下，依然可以對彩色圖像進(jìn)行隱寫數(shù)據(jù)讀取。通過在8 X 8分區(qū)的循環(huán)冗余校驗，即使在相同彩色圖像顏色50%-60%受到隱寫攻擊情況下，依然可以正常讀取相同彩色圖像顏色中隱寫數(shù)據(jù)，提高對彩色圖像顏色隱寫安全性校驗。
【具體實(shí)施方式】
[0017]作為一個具體的實(shí)施例，本發(fā)明的一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，該方法基于Java語言實(shí)現(xiàn)，在詳細(xì)說明本發(fā)明之前，先對以下幾個Java語言中運(yùn)用的名詞進(jìn)行解釋:
1> BufferedImage: Java語言的圖像讀取，寫入類；
2、ExecutorService: Java語言的主線程池類；
3、VALID_CHARS:自定義66個6bit長度字符集合；
4、ArrayList: Java語言的數(shù)組集合；
5、JEPG、JPG、PNG、BMP:常用的幾種圖像存儲格式；
6、RandomJava語言的隨機(jī)函數(shù)，定義范圍為10的正負(fù)10次方，即999999999至-999999999 之間；
7、seed:定義Java Randdom隨機(jī)函數(shù)的隨機(jī)因子,長度為19bit。
[0018]本發(fā)明的一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，包括秘密信息嵌入和秘密信息提取兩個步驟，
所述秘密信息嵌入步驟具體包括:
51:生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū):將JEPG、JPG、PNG、BMP等格式的彩色圖像通過Java語言的圖像讀取和寫入類BufferedImage讀取為通用并可訪問的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Image圖像；
52:設(shè)定線程池ExecutorService對象:所述ExecutorService對象包括4個核心線程，10個最大線程和5000個線程等待隊列，同時并發(fā)多個Image圖像進(jìn)行數(shù)字隱寫處理；
具體地，所述步驟S2中的同時并發(fā)多個Image圖像進(jìn)行數(shù)字隱寫處理具體包括以下步
驟:
S2.1:對每一個Image圖像分割成塊:在線程池ExecutorService對象的每一個線程中，將每一個Image圖像分割成8 x 8個圖像塊,不足8 x 8個圖像塊的區(qū)域,設(shè)定8 x 8個圖像塊區(qū)域，無數(shù)據(jù)區(qū)域用O補(bǔ)充，保證每一 8 X 8個圖像塊區(qū)域都可以在后面DCT變換中分散嵌入數(shù)據(jù)隱寫因子，并對每個圖像塊采用正向離散余弦變換，
S2.2:生成數(shù)據(jù)隱寫因子:對需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)排列，對該需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行FDCT (正向離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，生成隨機(jī)隱寫因子，該隨機(jī)隱寫因子即為數(shù)據(jù)隱寫因子；
所述步驟S2.2中，所述數(shù)字隱寫因子是二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流形式或者文本信息數(shù)據(jù)形式的原始秘密信息，所述數(shù)字隱寫因子Java Random函數(shù)范圍為10的正負(fù)10次方，即999999999 至-999999999 之間。
[0019]S2.3:設(shè)定VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)，所述VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)為以下66個b6it長度字符集，所述66個b6it長度字符集具體如下:
abcdefghijklmnopqrstuvwxyzO123456789.:/()?!\"，#*+_%$&=〈>[];i §\nS2.4:對數(shù)據(jù)隱寫因子篩選過濾:基于上述VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)隱寫因子進(jìn)行篩選過濾，該篩選步驟為:
將數(shù)據(jù)隱寫因子與上述VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，通過與VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，確認(rèn)數(shù)據(jù)隱寫因子是否為有效字符，如果匹配則將該數(shù)據(jù)隱寫因子生成寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)，同時限定該寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)長度不超過34字符長度，以提高隱寫數(shù)據(jù)在下一步的分割轉(zhuǎn)換速度；并在該隨機(jī)隱寫因子中加入6 bit字符集數(shù)組ArrayList,通過Java Random函數(shù)設(shè)定虛擬隨機(jī)數(shù)生成器的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生因子，并將每個隨機(jī)隱寫因子輸入虛擬隨機(jī)數(shù)生成器，進(jìn)行隨機(jī)數(shù)重新進(jìn)行排列計算DCT系數(shù)int[] □。保證每個隨機(jī)隱寫因子具有較強(qiáng)的強(qiáng)韌性(魯棒性)，使每個隨機(jī)隱寫因子在擾動或不確定的情況下仍能保持它們的數(shù)據(jù)特征行為。
[0020]S2.5:將需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)分割為4 X 4的int □口數(shù)組，對每個int[][]數(shù)組分別做FDCT (正向離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)數(shù)據(jù)魯棒性，設(shè)定int[][]數(shù)組產(chǎn)生嵌入因子，將每個嵌入因子輸入虛擬隨機(jī)數(shù)生成器，對int[][]數(shù)組重新進(jìn)行排列計算DCT系數(shù)，對Image`圖像進(jìn)行DCT (離散余弦變換)系數(shù)鋸齒形Scan掃描轉(zhuǎn)換排列，通過二維轉(zhuǎn)一維算法，將DCT系數(shù)轉(zhuǎn)換為彩色圖像二維int數(shù)組，
S2.6:將彩色圖像二維int數(shù)組與寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)進(jìn)行InverseDCT (逆向離散余弦變換)，生成包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像，該包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像的JEPG, JPG、PNG、BMP 的彩色圖像；
所述秘密信息提取步驟具體包括:
B1:生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū):將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像通過Java語言的圖像讀取和寫入類BufferedImage讀取為通用并可訪問的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Image圖像；
B2:將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像轉(zhuǎn)換為BufferedImage彩色圖像格式:將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像按照BufferedImage格式分割為8 x 8的圖像區(qū)域,對每一個8 x 8圖像區(qū)域做FDCT (正向離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，生成int[][]數(shù)組；
B3:對包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像進(jìn)行DCT (離散余弦變換)系數(shù)鋸齒形Scan掃描轉(zhuǎn)換排列，針對每個int[][]數(shù)組進(jìn)行反量化轉(zhuǎn)換，對反量化完的int[][]數(shù)組進(jìn)行IDCT(離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，生成IDCT數(shù)據(jù)；
B4:設(shè)定隨機(jī)數(shù)生成器的seed，對IDCT數(shù)據(jù)進(jìn)行偽隨機(jī)序列seed解擴(kuò)，返回重新排列后的數(shù)據(jù)二維int[][]，將數(shù)據(jù)二維int[][]進(jìn)行數(shù)據(jù)二值化處理，完成數(shù)據(jù)二維int[][]至6 bit字符集數(shù)組ArrayList數(shù)據(jù)的解擴(kuò),將ArrayList數(shù)據(jù)組合為String,返回讀取該包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像中的隱寫數(shù)據(jù)；
本發(fā)明在固化隱寫數(shù)據(jù)長度后提高隱寫速度。通過6bit長度字符集的范圍控制，固化隱寫數(shù)據(jù)為6bit 32長度隱寫數(shù)據(jù)，避免在隱寫中使用ASCIK 128字符集)、UTF_8( 1048576字符集)、Unicode (17777777777字符集)等大范圍字符集進(jìn)行搜索，僅在66個6bit字符集中匹配，從而大幅度提升字符的搜索匹配速度。考慮到實(shí)際場景隱寫數(shù)據(jù)存儲僅需要較小數(shù)據(jù)量既可以保證彩色圖像的唯一性認(rèn)證，生成6bit字符22個到32個數(shù)據(jù)哈希，即可實(shí)現(xiàn)彩色圖像唯一性認(rèn)證數(shù)據(jù)標(biāo)識。并通過可以做到完全唯一性限定的22-32數(shù)據(jù)哈希字符長度，固化本算法隱寫數(shù)據(jù)字符長度0-34之間，從根本減少多余數(shù)據(jù)隱寫，最大限度提高隱寫速度，在固化隱寫數(shù)據(jù)量基礎(chǔ)上，降低數(shù)據(jù)隱寫CPU時間和隱寫數(shù)據(jù)讀取CPU時間。
[0021]本發(fā)明能夠支持多種彩色圖像格式，例如JEPG、JPG、PNG、BMP，大幅度提高彩色圖像數(shù)字隱寫及其實(shí)現(xiàn)方法在目前通用的彩色圖像格式中的使用范圍，通過由RGB顏色模式轉(zhuǎn)換為HSB顏色模式，使PNG、BMP圖像可以通過彩色圖像數(shù)字隱寫及其實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)隱寫；
本發(fā)明采用線程池技術(shù)；采用Java線程池，配置為4個核心線程，10個最大線程，5000個線程等待隊列，提高數(shù)據(jù)隱寫和隱寫數(shù)據(jù)讀取并發(fā)數(shù)。
[0022]本發(fā)明的彩色圖像數(shù)字隱寫方法，增強(qiáng)防隱寫攻擊的數(shù)據(jù)魯棒性，可以更好的抵抗隱寫分析問題。66個6bit字符集范圍，使在絕大部分區(qū)域受到污損情況下，依然可以對彩色圖像進(jìn)行隱寫數(shù)據(jù)讀取。通過在8 X 8分區(qū)的循環(huán)冗余校驗，即使在相同彩色圖像顏色50%-60%受到隱寫攻擊情況下，依然可以正常讀取相同彩色圖像顏色中隱寫數(shù)據(jù)，提高對彩色圖像顏色隱寫安全性校驗。
[0023]盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，其特征在于:該方法基于Java語言實(shí)現(xiàn)，包括秘密信息嵌入和秘密信息提取兩個步驟， 所述秘密信息嵌入步驟具體包括: 51:生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū):將彩色圖像讀取為通用并可訪問的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Image圖像; 52:設(shè)定線程池對象，同時并發(fā)多個Image圖像進(jìn)行數(shù)字隱寫處理，具體包括以下步驟: S2.1:對每一個Image圖像分割成塊:在線程池對象的每一個線程中，將每一個Image圖像分割成8 X 8個圖像塊，并對每個圖像塊采用正向離散余弦變換， S2.2:生成數(shù)據(jù)隱寫因子:對需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)排列，對該需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行FDCT轉(zhuǎn)換，生成隨機(jī)隱寫因子，該隨機(jī)隱寫因子即為數(shù)據(jù)隱寫因子； S2.3:設(shè)定VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)，基于上述VALID_CHARS校驗字符數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)隱寫因子進(jìn)行篩選過濾，將有效的數(shù)據(jù)隱寫因子生成寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)，S2.4:將需要隱寫的圖片二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)分割為4 X 4的int[] □數(shù)組，對每個int[][]數(shù)組分別做FDCT (正向離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，增強(qiáng)數(shù)據(jù)魯棒性，對Image圖像進(jìn)行DCT (離散余弦變換)系數(shù)鋸齒形Scan掃描轉(zhuǎn)換排列，通過二維轉(zhuǎn)一維算法，將DCT系數(shù)轉(zhuǎn)換為彩色圖像二維int數(shù)組， S2.5:將彩色圖像二維int數(shù)組與寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)或者文本信息數(shù)據(jù)進(jìn)行InverseDCT (逆向離散余弦變換)，生成包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像， 所述秘密信息提取步驟具體包括: B1:生成通用圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū):將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像通過Java語言的圖像讀取和寫入類BufferedImage讀取為通用并可訪問的圖像數(shù)據(jù)緩沖區(qū)Image圖像； B2:將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像轉(zhuǎn)換為BufferedImage彩色圖像格式:將包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像按照BufferedImage格式分割為8 x 8的圖像區(qū)域,對每一個8 x 8圖像區(qū)域做FDCT (正向離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，生成int[][]數(shù)組； B3:對包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像進(jìn)行DCT (離散余弦變換)系數(shù)鋸齒形Scan掃描轉(zhuǎn)換排列，針對每個int[][]數(shù)組進(jìn)行反量化轉(zhuǎn)換，對反量化完的int[][]數(shù)組進(jìn)行IDCT(離散余弦變換)轉(zhuǎn)換，生成IDCT數(shù)據(jù)； B4:設(shè)定隨機(jī)數(shù)生成器的seed，對IDCT數(shù)據(jù)進(jìn)行偽隨機(jī)序列seed解擴(kuò)，返回重新排列后的數(shù)據(jù)二維int[][]，將數(shù)據(jù)二維int[][]進(jìn)行數(shù)據(jù)二值化處理，完成數(shù)據(jù)二維int[][]至6 bit字符集數(shù)組ArrayList數(shù)據(jù)的解擴(kuò),將ArrayList數(shù)據(jù)組合為String,返回讀取該包含隱寫數(shù)據(jù)的彩色圖像中的隱寫數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，其特征在于:所述步驟S2.2中，所述數(shù)字隱寫因子是二進(jìn)制數(shù)據(jù)比特流形式或者文本信息數(shù)據(jù)形式的原始秘密信息，所述數(shù)字隱寫因子Java Random函數(shù)范圍為10的正負(fù)10次方，即999999999至-999999999 之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，其特征在于:所述步驟S2.2中，還包括在隨機(jī)隱寫因子中加入6 bit字符集數(shù)組ArrayList，并將每個隨機(jī)隱寫因子輸入虛擬隨機(jī)數(shù)生成器，進(jìn)行隨機(jī)數(shù)重新進(jìn)行排列計算DCT系數(shù)int[][]。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彩色圖像數(shù)字隱寫及其分析方法，其特征在于:所述步驟S2.4中，還包括設(shè)定int[][]數(shù)組產(chǎn)生嵌入因子，將每個嵌入因子輸入虛擬隨機(jī)數(shù)生成器，對int[][]數(shù)組重 新進(jìn)行排列計算DCT系數(shù)。
【文檔編號】G06T7/00GK103745479SQ201410034750
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】陳祥耀 申請人:福建省視通光電網(wǎng)絡(luò)有限公司