基于混沌差分的图像隐藏算法与实现

来源:用户上传      作者: 杨玉平 陈石波 孙中祥

　　摘要：图像隐藏是一个近几年研究比较热门的方向，由于与密码学有很多相似之处，以及实用性较强的原因，受到了广大研究者的热捧，现在的应用也相当广泛。关于图像隐藏的算法很多，但都有这样或那样的缺点。本文提出的算法，是结合了大多数的算法也得出的，能够更好的隐藏秘密图像，能够更好的控制失真，使恢复出来的图你更好。本文提出的算法经过matlab验证，能够得到较好的隐藏效果与恢复效果。
　　关键词：混沌序列 混沌差分 随机序列 融合
　　Abstract：Image hiding is a very hot research direction in recent years, Because image hiding and cryptography have much in common, and have stronger practical application,It has been accepted by many researchers,and now it's applications are very wide.There are many algorithms for image hiding, But all of them have this or that kind of shortcomings. The algorithm i will propose,is a summary of the most of the algorithms, can hide secret image better, can control the distortion better.you can restore the secret image better.The algorithm i proposed is verified by matlab. you can get good hidden effect and restored effect.
　　Key word: chaotic sequence; Chaos subtraction;random sequence;fusion
　　
　　一、引言
　　当今，网络技术与多媒体信息技术得到飞速发展，为人们相互共享信息提供了诸多的方便。这样，就给相互之间共享的信息就带来了安全隐患，国家机密信息、公司企业机密信息、个人隐私信息就完全可能被恶意者劫取，后果不堪设想。在这样的情况下，多媒体信息隐藏技术就诞生了。数字图像隐藏技术是其中的一个重要的分支，它是利用人们的视觉器官的弱点，将需要被隐藏的图像通过数字图像隐藏技术隐藏于公开图像中，使被隐藏的图像不能被视觉器官所感觉，以达到无法看到被隐藏的图像的目的。
　　在图像隐藏这个领域，数字图像隐藏技术可分为空域图像隐藏技术和频域图像隐藏技术。空域图像隐藏技术一般利用人眼对像素灰度值的微小变化不易察觉的特点来进行隐藏，而频域图像隐藏技术则是将机密图像隐藏于公开图像中人们不易察觉的频域数据中。一般而言，频域图像隐藏技术较空域图像隐藏技术的鲁棒性等要好一些。
　　长期以来，数字图像隐藏技术的发展在不断的更新中，从最初的简单的隐藏到经过加密的后的隐藏等过程，比如像素二进制化、图像像素分块、置乱、图像加密、融合等。但随着它们的提出，新算法带来了更好的鲁棒性、安全性等，但同时也带来了一些缺点。本文综合了这些缺点，提出了一种改善其中一些缺点的算法。
　　二、混沌
　　迄今为止，混沌还没有一个公认的普遍的定义，不过它已经普遍应用于各个领域，所以对混沌也应该不是很陌生。混沌具有非线性确定性，如果一个系统同时具有对初值的敏感性以及出现非周期运动，则可认为系统是混沌。混沌系统可以用下面的一个数学迭代式表示：
　　i=0,1,2,3….
　　以上迭代式中，当的 u 的取值范围为3.571448

　　5）、将得到的差分机密图像乘以融合系数a（这里我们取的a=0.0123）的方式，把差分机密图像与公开图像进行融合。
　　机密图像提取的过程如下：
　　1）、利用融合系数a和第二个密钥seed2产生的随机序列，通过融合算法的逆运算，得到混沌差分机密图像。
　　2）、通过混沌迭代式，利用seed1产生混沌序列，得到混沌序列矩阵，将混沌序列矩阵与混沌差分机密图像作混沌差分逆运算，就恢复出原始图像来了。
　　五、实验结果图例及分析
　　 原始机密图片 经过混沌序列处理过的差分机密图片 公开图片
　　图5-1图5-2 图5-3
　　 经过随机序列隐藏操作的伪装图片恢复出来的机密图片
　　 图5-4 图5-5
　　从实验结果的图片分析，可以看出机密图像经过混沌序列处理并通过差分运算后，由于每个像素位置的像素值都降低了，整个差分图片看起来有点偏暗，但最终通过隐藏操作后，可以发现肉眼根本看不出来公开图片和伪装图片之间有什么差别，最后恢复出来的效果也是很好的。
　　六、结束语
　　本文提出了基于混沌差分的图像隐藏算法，并将其在matlab中进行了实现。本算法综合了混沌知识、差分处理、融合技术，使机密图像在经过差分后进行融合，数据损失量较小，有更好的隐藏效果以及更好的恢复效果。采用随机融合更是提高了隐藏的机密图像的安全性和抗攻击性。通过实验验证结果表明，本算法改善了传统融合算法的缺点，具有较强的适用性、安全性、鲁棒性。
　　
　　参考文献
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　　[4]陈金阳,蒋建中,张良胜,郭军利. 数字图像中的信息隐藏技术[J].电视技术，2004,(12).
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　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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