專利名稱：基于jpeg圖像信息隱藏的手機(jī)信息安全通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息安全領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于JPEG圖像信息隱藏的手機(jī)信息安全通信方法。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)依賴日益增強(qiáng)，與此同時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放性、共享性及互聯(lián)程度的擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題越來(lái)越受到重視。因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究已成為信息科學(xué)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，正日益受到人們的關(guān)注。其中，信息加密技術(shù)是解決網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題的重要措施，也是當(dāng)前最常用的保密安全手段之一，通過(guò)信息加密技術(shù)，可以在一定程度上提高信息傳輸?shù)陌踩裕ＷC傳輸信息的完整性?，F(xiàn)已有多種成熟的加密算法，主要可分為對(duì)稱加密算法、公鑰密碼加密算法和單向散列函數(shù)三大類型。信息隱藏技術(shù)是信息安全領(lǐng)域一個(gè)新興的研究方向，為信息的安全和傳輸提供了新思路。在信息隱藏方面已經(jīng)取得了一些成果，主要是在空間域和變換域兩個(gè)方面基于空間域的信息隱藏方法較為成熟，其中最低比特位算法(LSB)因其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，嵌入量大而被廣泛應(yīng)用。另外還有無(wú)損信息隱藏方法和抗JPEG壓縮信息隱藏方法等。基于變換域的信息隱藏方法一般都是在正交變換域中進(jìn)行，典型的方法有Jsteg方法、F5方法、OutGuess方法等。其中Jsteg采用的方法是將一位二進(jìn)制信息隱藏在量化后DCT系數(shù)的LSB上，但原始值為_(kāi)1，0，+1的DCT系數(shù)不用于隱藏信息。Niels ftxwos針對(duì)Jsteg算法的缺陷提出了 OutGuess算法，該算法的信息隱藏分為兩個(gè)過(guò)程隱藏過(guò)程和糾正過(guò)程。隱藏過(guò)程不修改值為0和1的DCT系數(shù)，隨機(jī)決定下一個(gè)要隱藏DCT系數(shù)的位置；糾正過(guò)程是利用那些未被修改的DCT系數(shù)進(jìn)行修改以保持直方圖不變。Westfeld提出F5算法是由F3和F4發(fā)展而來(lái)，該算法只在非零DCT系數(shù)上負(fù)載1位隱藏信息，值為零的DCT系數(shù)不用于隱藏信息， 當(dāng)需要隱藏的信息與隱藏位置DCT系數(shù)最低位不一致時(shí)，將該位置DCT系數(shù)的絕對(duì)值減1， 若隱藏后DCT系數(shù)變?yōu)?則這個(gè)位置隱藏?zé)o效，在下一個(gè)位置重新隱藏。同時(shí)，F(xiàn)5算法還采用混洗技術(shù)和矩陣編碼技術(shù)，使得隱藏信息均勻分布在整幅圖像中。具體參閱以下文獻(xiàn)[lJCharlie Kaufman,Radia Perlman等著.許劍卓，左英男等譯.網(wǎng)絡(luò)安全-
公眾世界中的秘密通信[M].第二版，北京電子工業(yè)出版社，2004. 9.[2]Cheng-Hsing Yang. Inverted pattern approach to improve image quality ofinformation hiding by LSB substitution[J]. Pattern Recognition，Volume 41， Issue8，August 2008，Pages 2674-2683.[3]Hsu C T,Wu J L. Hidden Digital Watermarks in Images[J]. IEEE Trans, on ImageProcessing，1999，8 :58-68.[4]Westfeld A. F5-A Steganographic Algorithm. In 4th International Workshop onlnformation Hiding，Lecture Notes in Computer Science，2137. Springer-Verlag, BerlinHeidelberg, pp.2001 :289-302.[5]Provos N. Defending against Statistical Steganalysis[C]//10th USENIXSecurity Symposium Washington, DC.2001.隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，手機(jī)的使用早已普及，特別是近年來(lái)手機(jī)的功能日益增多，但至今還沒(méi)有將信息隱藏技術(shù)應(yīng)用于手機(jī)平臺(tái)的信息安全通信軟件出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于JPEG圖像信息隱藏的手機(jī)信息安全通信方法。該方法能通過(guò)手機(jī)的短信功能安全收發(fā)信息。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明具體的方法是在發(fā)送端，輸入私隱信息，根據(jù)私隱信息量的大小選擇適當(dāng)大小的圖像，將私隱信息隱藏到JPEG載體圖像中形成含密圖像，再以手機(jī)彩信形式將此含密圖像發(fā)送到接收端； 在接收端，只要輸入正確密碼便可從含密圖像中提取私隱信息。其發(fā)送端的具體步驟如下(1)確定私隱信息類型并輸入。私隱信息類型有三種文字、圖像或聲音；(2)選擇隱藏的載體圖像，將私隱信息隱藏在其中，按zigzag方式獲得載體JPEG 圖像的色度、色差和亮度信號(hào)的DCT系數(shù)并取絕對(duì)值JPEG圖像為了實(shí)現(xiàn)較高的壓縮比， 一般色度和色差信號(hào)DCT系數(shù)數(shù)量只有亮度信號(hào)DCT系數(shù)數(shù)量的一半，所以將色度和色差系數(shù)作為一個(gè)整體進(jìn)行信息隱藏，亮度系數(shù)單獨(dú)進(jìn)行隱藏；設(shè)用于隱藏信息的系數(shù)閾值為 T (一般取值為1)，對(duì)于色度和色差系數(shù)，如果系數(shù)小于T，則標(biāo)記值為0，否則標(biāo)記值為1， 標(biāo)記值為1表示該系數(shù)隱藏信息；根據(jù)色度和色差標(biāo)記值之和(值為0、1或幻對(duì)系數(shù)進(jìn)行分類，根據(jù)系數(shù)類型確定各系數(shù)可隱藏私隱信息的位數(shù)m，從私隱信息中取m位信息并轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)d，設(shè)色度與色差系數(shù)之和與2m的余數(shù)為r，若標(biāo)記值的和為2，則將r-d的絕對(duì)值分為差值最小兩個(gè)整數(shù)，色度和色差系數(shù)分別減去這兩個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)信息隱藏；若標(biāo)記值的和為1，則用較大的系數(shù)值減去r-d的絕對(duì)值，實(shí)現(xiàn)信息隱藏；為了確保信息隱藏前后系數(shù)類型不變且系數(shù)改變盡可能少，當(dāng)系數(shù)標(biāo)記值發(fā)生改變或信息隱藏前后系數(shù)和的改變大于 2"1-1時(shí)，對(duì)隱藏后的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整；若標(biāo)記值的和為2，則色度和色差系數(shù)分別加上2"1-1 ；若標(biāo)記值的和為1，則較大系數(shù)加2m ；對(duì)于亮度信息，設(shè)用于隱藏信息的系數(shù)閾值為T(mén)1和T2，閾值T1 一般取值為2，T2為 16，亮度系數(shù)值小于T1的為第一類，介于T1和T2之間為第二類，亮度系數(shù)值大于T2的為第三類；第一類亮度系數(shù)不隱藏信息，在第二和第三類中隱藏信息，一般第二類亮度系數(shù)隱藏信息比第三類少，根據(jù)系數(shù)類型確定可隱藏信息的位數(shù)，其隱藏算法與色度和色差的隱藏算法類似；(3)按彩信方式發(fā)送信息。接收端提取私隱信息的具體步驟如下(1)對(duì)含密圖像獲取相應(yīng)DCT系數(shù)絕對(duì)值，首先由其DCT系數(shù)類型確定該系數(shù)所在頻率位置的私隱信息比特?cái)?shù)m，對(duì)色度和色差信息，求這兩個(gè)系數(shù)和的二進(jìn)制數(shù)，取低m位即得隱藏的私隱信息；對(duì)于亮度信息，其系數(shù)的二進(jìn)制數(shù)低m位為隱藏信息；(2)根據(jù)私隱信息類型，將提取的信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)私隱信息格式的文件。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下特點(diǎn)1、不同于加密技術(shù)本發(fā)明的特征是在不影響視覺(jué)效果的前提下，將私隱信息隱藏到JPEG載體圖像中，再通過(guò)手機(jī)彩信方式發(fā)送含密圖像，接收方收到彩信后只顯示含密圖像，不顯示已隱藏的私隱信息，從而實(shí)現(xiàn)安全通信，只有利用本發(fā)明的提取方法，方可正確獲取原私隱信息；2、安全通信的內(nèi)容可以是文字，也可以是圖像或聲音。


圖1是實(shí)施例中使用的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像peppers。圖2是在手機(jī)中輸入私隱信息的界面圖。圖3是在手機(jī)中加載ρ印pers后的截圖。圖4是在手機(jī)中選擇“生成含密圖像”的菜單截圖。圖5是用本發(fā)明方法生成的含密圖像。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例基于JPEG圖像信息隱藏的手機(jī)信息安全通信方法，具體步驟如下；所選用的JPEG圖像是標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試圖像ρ印pers. jpg，如圖1所示。私隱信息是文字President' s embargo ruling should have immediate notice. Grave situation affectinginternational law. 01、在手機(jī)中輸入私隱信息，如圖2所示；2、選擇載體圖像ρ印pers. jpg,如圖3所示；3、選擇“生成含密圖像”菜單，如圖4所示；4、自動(dòng)調(diào)用本發(fā)明中的信息隱藏算法生成含密圖像，如圖5所示；具體算法是求出ρ印pers. jpg色度、色差信息和亮度信息DCT系數(shù)的絕對(duì)值，取圖像ρ印pers. jpg第1個(gè)8X8塊中DCT前13個(gè)系數(shù)(頻率位置為0_12)為例來(lái)說(shuō)明色度和色差信息隱藏方法。設(shè)用于隱藏信息的閾值1，若色度和色差系數(shù)標(biāo)記值的和為2，則隱藏3位私隱信息；若標(biāo)記值的和為1，在其中隱藏2位私隱信息；若標(biāo)記值的和為0，則不隱藏信息。如下表所示
權(quán)利要求
1.一種基于JPEG圖像信息隱藏的手機(jī)信息安全通信方法，其特征是在發(fā)送端，輸入私隱信息，根據(jù)私隱信息量的大小選擇適當(dāng)大小的圖像，將私隱信息隱藏到JPEG載體圖像中形成含密圖像，再通過(guò)手機(jī)彩信方式將此含密圖像發(fā)送到接收端；在接收端，輸入正確密碼即能從含密圖像中提取私隱信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全通信方法，其特征是所述發(fā)送端隱藏私隱信息的具體步驟如下(1)確定私隱信息類型并輸入。私隱信息類型有三種文字、圖像或聲音；(2)選擇隱藏的載體圖像，將私隱信息隱藏在其中，按zigzag方式獲得載體JPEG圖像的色度、色差和亮度信號(hào)的DCT系數(shù)并取絕對(duì)值，將色度和色差系數(shù)作為一個(gè)整體進(jìn)行信息隱藏，亮度系數(shù)單獨(dú)進(jìn)行隱藏，對(duì)于亮度信息，根據(jù)亮度系數(shù)值的大小將系數(shù)分為三類， 系數(shù)值越大隱藏信息就越多；(3)按彩信方式發(fā)送信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全通信方法，其特征是對(duì)于色度和色差信息隱藏算法是 設(shè)用于隱藏信息的系數(shù)閾值為T(mén)，該閾值T 一般取值為1，對(duì)于色度和色差系數(shù)，如果系數(shù)小于T，則標(biāo)記值為0，否則標(biāo)記值為1，標(biāo)記值為1表示該系數(shù)隱藏信息，根據(jù)色度和色差標(biāo)記值之和對(duì)系數(shù)進(jìn)行分類，所述色度和色差標(biāo)記值為0、1或2，根據(jù)系數(shù)類型確定各系數(shù)可隱藏私隱信息的位數(shù)m，從私隱信息中取m位信息并轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)d，設(shè)色度與色差系數(shù)之和與2m的余數(shù)為r，若標(biāo)記值的和為2，則將r-d的絕對(duì)值分為差值最小兩個(gè)整數(shù)，色度和色差系數(shù)分別減去這兩個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)信息隱藏；若標(biāo)記值的和為1，則用較大的系數(shù)值減去r-d 的絕對(duì)值，實(shí)現(xiàn)信息隱藏，為了確保信息隱藏前后系數(shù)類型不變且系數(shù)改變盡可能少，當(dāng)系數(shù)標(biāo)記值發(fā)生改變或信息隱藏前后系數(shù)和的改變大于2"1-1時(shí)，對(duì)隱減后的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，若標(biāo)記值的和為2，則色度和色差系數(shù)分別加上2"1-1 ；若標(biāo)記值的和為1，則較大系數(shù)加2m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全通信方法，其特征是所述亮度信息的隱藏算法是設(shè)用于隱藏信息的系數(shù)閾值為T(mén)1和T2，閾值T1 一般取值為2，T2為16，亮度系數(shù)值小于T1的為第一類，介于T1和T2之間為第二類，亮度系數(shù)值大于T2的為第三類；第一類亮度系數(shù)不隱藏信息，在第二和第三類中隱藏信息，一般第二類亮度系數(shù)隱藏信息比第三類少，根據(jù)系數(shù)類型確定可隱藏信息的位數(shù)，其隱藏算法與色度和色差的隱藏算法類似。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全通信方法，其特征是所述接收端提取私隱信息的具體步驟如下(1)對(duì)含密圖像獲取相應(yīng)DCT系數(shù)絕對(duì)值，由其DCT系數(shù)類型確定該系數(shù)所在頻率位置的私隱信息比特?cái)?shù)m，對(duì)色度和色差信息，取這兩個(gè)系數(shù)和的二進(jìn)制數(shù)低m位即得隱藏的私隱信息；對(duì)于亮度信息，其系數(shù)二進(jìn)制數(shù)低m位為隱藏信息；(2)根據(jù)私隱信息類型，將提取的信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)私隱信息的格式文件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于JPEG圖像信息隱藏的手機(jī)信息安全通信方法，在發(fā)送端，輸入私隱信息，根據(jù)私隱信息量的大小選擇適當(dāng)大小的圖像，將私隱信息隱藏到JPEG載體圖像中形成含密圖像，再通過(guò)手機(jī)彩信方式將此含密圖像發(fā)送到接收端；在接收端，輸入正確密碼即能從含密圖像中提取私隱信息。該方法通過(guò)手機(jī)短信功能收發(fā)信息，保密性強(qiáng)，安全。
文檔編號(hào)H04W12/02GK102164366SQ20111003418
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者唐振軍, 孫容海, 張顯全, 秦芳遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:廣西師范大學(xué)