一种视觉自适应的JPEG图像隐写方法

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1、一种视觉自适应的JPEG图像隐写方法　　摘要：针对载密JPEG图像的失真度与嵌入容量的不平衡问题，提出一种针对JPEG图像的视觉自适应隐写方法。首先利用JPEG图像在DCT域中的边缘特征，筛选出人类视觉系统不敏感的8*8分块，然后根据该分块DCT域AC系数量化步长的不同，在该AC系数上自适应的嵌入不同数量的秘密信息。实验结果表明，该方法不仅提高了JPEG图像的嵌入容量，而且有效控制了载密JPEG图像的失真水平，提高了载密JPEG图像的视觉质量。　　关键词：信息隐藏JPEG图像视觉自适应量化系数　　隐写技术是信息隐藏的一个重要分支[1]，它借助图像等载体介质进行秘密信息的传输，强调秘密信息的

2、嵌入容量和载体图像的视觉质量等。目前，国内外相关领域的研究热点是以Internet、通信技术等领域广泛应用的JPEG图像为载体的隐写技术。国内外在JPEG图像的隐写技术已经有了深入研究[2]―[8]，但均无法在获得较好嵌入量的同时，降低载密图像的失真度，为达到载密JPEG图像的失真度与嵌入容量的最佳平衡，本文提出一种针对JPEG图像的视觉自适应隐写方法。　　一、图像的视觉质量影响因素分析　　（一）DCT域图像的边缘特征6　　图像的边缘信息是图像的重要结构信息，人眼对之较敏感。为达到嵌入容量与视觉效果的最佳平衡，本文方法嵌入秘密信息时，对图像边缘保证改动较小或保持不变。本文采用图像在DCT域

3、中各分块与其4邻域分块的能量误差表示图像的边缘特性。假设图像分块与其4邻域分块的能量误差表示，则为：　　其中为4邻域分块的DC系数的均值，为在DCT域中的直流系数DC。当各相邻分块的DC系数分别取得最大值127和最小值-128是，该分块的最大能量误差[9]为：　　由式（1）和式（2）可得图像分块的视觉控制因子：　　对于给定的阈值，根据与的大小关系可知是否处在图像边缘区域，进而确定是否在中嵌入秘密信息，以保证嵌入秘密信息后的JPEG图像具有较好的视觉效果。　　（二）JPEG图像标准量化步长　　JPEG图像的标准量化表表明在DCT域中，越大的量化步长，人眼对其对应的DCT系数代表的图像信息越不

4、敏感，对其在量化前后可做较大修改。对绝对值大于1的AC系数，本文根据其对应的量化步长的不同嵌入不同数量的秘密信息，如式（4）表示：　　其中，和为嵌入秘密信息前后的绝对值大于1的AC系数，是嵌入秘密信息的数量，是取的符号，是嵌入的秘密信息，是对应的标准量化表中的量化步长，量化步长阈值，它是根据JPEG标准量化表确定的，以保证载密JPEG图像具有较好的视觉效果。　　二、用于JPEG图像视觉自适应隐写方法　　（一）数据隐藏步骤　　a）6采用DES算法对秘密信息加密。b）将JPEG载体图像熵解码后，对每一个8*8分块执行c）和d）步骤。c）令，为图像8*8分块的量化后的第个DCT系数，即为的DC系

5、数，由公式（1）（2）（3）计算的的视觉控制因子。d）对给定的阈值，若，不在中嵌入秘密信息；若，对于中所有满足的AC系数根据公式（4）（5）进行修改嵌入加密后的秘密信息。e）应用JPEG熵编码，得到载秘JPEG图像。　　（二）数据的盲提取步骤　　a）对载密JPEG图像进行熵解码。b）对任意8*8分块，由于嵌入秘密信息的过程中未改变的DC系数，从而保证了的视觉控制因子在嵌入秘密信息前后保持不变[10]，根据公式（1）（2）（3）计算出的。c）若，则中没有嵌入秘密信息；若，对中所有满足的AC系数根据公式（5）得出算得，提取出位秘密信息。d）对所有8*8分块重复b）和d）两步骤，恢复加密后的秘密

6、信息，再用DES算法解密，得到原始秘密信息。　　三、实验结果及分析　　本文是在512*512的256级灰度的标准JPEG图像上进行的测试图1是原始Lena和baboon的JPEG图像，图2是本文方法得到的对应载密JPEG图像（都采用阈值，质量因子为80），其中（c）图的PSNR=37.3957dB，嵌入容量为63882bit，（d）图的PSNR=37.4382dB，嵌入容量为63753bit。　　为与其它算法进行性能比较，均以以512*512、256级灰度、质量因子80的Lena图像为实验对象，其中Tseng方法的容量因子取0.6，实验结果如表1所示。6　　比较图1和图2，结合表1中本文方

7、法的PSNR可知，经本文方法获得的载密JPEG图像的视觉质量较好，其PSNR值介于37dB与38dB之间，人眼较难察觉秘密信息的存在。　　表1表明，与同类方法相比，在取不同阈值的情况下，在获得取几乎相同的PSNR值时，本文方法均能取得较高的嵌入容量，均能达到5万bit以上。因为在嵌入秘密信息时，文本根据AC系数对应的量化步长嵌入不同数量的秘密信息。嵌入容量与阈值T1相成正比变化，与阈值T2成反比变化。　　四、结束语　　为