一種基于jpeg2000壓縮碼流進(jìn)行信息傳輸?shù)姆椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種圖像通信的方法，特別涉及一種把信息嵌入在圖像中進(jìn)行傳輸?shù)姆椒?，屬于通?如數(shù)據(jù)通信技術(shù)等)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的社會是個信息的社會，信息的安全問題成了日益迫切的問題，信息隱藏(數(shù)據(jù)隱藏)是信息安全的一個重要分支，其利用人類的視覺冗余將秘密信息嵌入到載體中，從而達(dá)到安全傳輸秘密信息的目的。信息隱藏通常將看作是一個通信過程，它的輸入為待傳輸?shù)拿孛軘?shù)據(jù)，信道中傳輸?shù)氖枪_的載體數(shù)據(jù)，接收到的則是隱藏有秘密信息的載體數(shù)據(jù)。
[0003]隨著科技的發(fā)展，圖像數(shù)據(jù)的高效傳輸以及傳輸?shù)陌踩兊迷絹碓街匾Ｍㄟ^信息隱藏(也稱數(shù)據(jù)隱藏)技術(shù)可以做到在不改變圖像大小的情況下，在圖像中嵌入秘密信息，從而實現(xiàn)秘密信息和圖像的傳輸。另一方面，對于遙感圖像、醫(yī)學(xué)圖像和法律圖像等，要求在提取秘密信息后載體圖像能夠盡可能的恢復(fù)。目前，數(shù)據(jù)壓縮方法廣泛采用，除了 JPEG壓縮方法外，還有JPEG2000壓縮方法。JPEG2000壓縮方法是最新的國際壓縮標(biāo)準(zhǔn)，原始圖像經(jīng)過JPEG2000數(shù)據(jù)壓縮之后，形成了壓縮碼流，該壓縮碼流進(jìn)行傳輸，接收端對該碼流進(jìn)行解壓縮，恢復(fù)出原始圖像，恢復(fù)圖像與原始圖像之間存在著一定的失真，這種失真只要在允許范圍內(nèi)就可以滿足要求。
[0004]現(xiàn)有JPEG2000與信息隱藏相結(jié)合方面的技術(shù)，主要是在隱藏傳輸之前先對JPEG2000壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行部分解壓縮，在小波變換系數(shù)中進(jìn)行信息隱藏或采取其他方法，要么隱藏容量不固定，要么需要的附加信息較多。不需要復(fù)雜的反變換等處理，直接對壓縮碼流進(jìn)行處理即可完成信息隱藏，接收端根據(jù)接收到的碼流就可以完全進(jìn)行恢復(fù)不再需要其他輔助信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的技術(shù)問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于JPEG2000壓縮碼流進(jìn)行信息傳輸?shù)姆椒?，該方法通過JPEG2000壓縮域圖像數(shù)據(jù)特點進(jìn)行分析，產(chǎn)生隱藏替換的具體位置，然后把待傳輸信息隱藏在這個壓縮域數(shù)據(jù)區(qū)中，擇優(yōu)進(jìn)行傳輸，收端能完全恢復(fù)信息，也能按PSNR要求恢復(fù)載體圖像。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種基于JPEG2000壓縮碼流進(jìn)行信息傳輸?shù)姆椒?，步驟如下:
[0007]I)把JPEG2000壓縮R倍后的碼流數(shù)據(jù)A以每8比特一組形成字節(jié)數(shù)據(jù)，得到一維數(shù)組，字節(jié)總長度為L ;按字節(jié)標(biāo)記出JPEG2000壓縮碼流數(shù)據(jù)A中的格式數(shù)據(jù)區(qū)F和壓縮域數(shù)據(jù)區(qū)D，對壓縮碼流數(shù)據(jù)A進(jìn)行R倍解壓縮后得到圖像X ;
[0008]2)按照K字節(jié)的信息隱藏容量，其中K〈L，從壓縮域數(shù)據(jù)區(qū)D中的L個數(shù)據(jù)d (L)，d (L-1)，d (3)，d (2)，d (I)中按照等間隔、隨機(jī)位置取樣方法選出K個數(shù)據(jù)，得到η種選法SI，S2, -Sn, η^Ξ 16 ;具體選取方法為:從數(shù)據(jù)區(qū)D最后位置d(l)開始往前排列，從L個數(shù)據(jù)d(L)，d(L-l)，d(3)，d(2)，d(l)中從后往前選取K個，第一種選法對應(yīng)數(shù)據(jù)的最后幾個為…d (3)，d (2)，d (I)，其它任選；n種選法SI，S2，…Sn對應(yīng)的比特數(shù)為η的以2為底的對數(shù)；
[0009]3)從上述η種中選取m種排列，m<n，信息字節(jié)長度為K ;用待傳輸K字節(jié)信息進(jìn)行置亂后的數(shù)據(jù)，分別替換上述m種選法對應(yīng)的壓縮域數(shù)據(jù)區(qū)的K個數(shù)據(jù)字節(jié)；對m種選法對應(yīng)的m種含信息的壓縮碼流進(jìn)行R倍解壓縮，計算第一種解壓縮后圖像與圖像X的峰值信噪比PSNR1，如滿足規(guī)定信噪比門限要求，則用其位置序列比特值替換壓縮碼流數(shù)據(jù)的格式數(shù)據(jù)區(qū)F中空置的4比特位置，得到含信息壓縮數(shù)據(jù)流；否則繼續(xù)計算后續(xù)每一幅解壓縮后圖像與圖像X的峰值信噪比PSNR2，...PSNRm,并在m個峰值信噪比中選擇最大的一種，記下序號值P，用P值對應(yīng)的位置序列比特值替換壓縮碼流數(shù)據(jù)的格式數(shù)據(jù)區(qū)F中空置的4比特位置，得到含信息壓縮數(shù)據(jù)流；
[0010]4)對含信息的壓縮數(shù)據(jù)流進(jìn)行傳輸；
[0011]5)對接收的含信息的壓縮數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，得到接收端的JPEG2000壓縮數(shù)據(jù)碼流；同時對其解壓縮，得到的圖像作為恢復(fù)的原始圖像數(shù)據(jù)Al ;
[0012]6)對接收的彳目息流進(jìn)行序號值P提取，從事先知道的SI Sn表中按序號值P對應(yīng)的位置進(jìn)行信息提取，并進(jìn)行置亂，得到隱藏的信息數(shù)據(jù)；
[0013]7)把序號值P對應(yīng)位置的信息字節(jié)用相鄰2個字節(jié)的平均值進(jìn)行替換，得到原始的JPEG2000壓縮碼流；同時對其解壓縮，得到的圖像作為恢復(fù)的原始圖像數(shù)據(jù)A2 ;
[0014]8)對恢復(fù)的原始圖像數(shù)據(jù)Al和A2進(jìn)行合并得到一幅新圖像作為最終的恢復(fù)的原始圖像數(shù)據(jù)A3，其中A3 = a * Al+b * A2 ;其中a+b = 1，且a，b為O到I之間的正實數(shù)。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果在于:
[0016]本發(fā)明利用信息隱藏技術(shù)將任意數(shù)據(jù)信息嵌入JPEG2000壓縮碼流載體中進(jìn)行傳輸，接收端可以從壓縮碼流載體數(shù)據(jù)中正確提取搭載的信息，并高質(zhì)量恢復(fù)原始載體圖像。在不改變壓縮碼流格式和速率的情況下，能在其中傳輸一定容量的信息。利用本發(fā)明的方法提高了數(shù)傳系統(tǒng)的利用率，可在任意圖像的JPEG2000壓縮碼流中進(jìn)行信息搭載傳輸。
[0017]本發(fā)明與目前【背景技術(shù)】相比有下面幾點實質(zhì)性不同及進(jìn)步:
[0018](I)目前在JPEG2000壓縮碼流中隱藏信息方法大都是通過解壓縮或部分解壓縮得到小波變換后的數(shù)據(jù)再進(jìn)行隱藏的方法，而本發(fā)明所采提出的方法無需逆變換至小波域。
[0019](2)目前的JPEG2000壓縮碼流中隱藏信息方法有的需要隱藏后再壓縮，對原始壓縮碼流的影響較大，而本發(fā)明方法隱藏后數(shù)據(jù)量不變，無需壓縮。
[0020](3)本發(fā)明所提出的方法根據(jù)JPEG2000壓縮標(biāo)準(zhǔn)中格式數(shù)據(jù)區(qū)和壓縮域數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行不同的處理，既不影響壓縮碼流格式，也不影響最終解壓恢復(fù)圖像的質(zhì)量。
[0021](4)本發(fā)明所提出的方法隱藏數(shù)據(jù)后傳輸?shù)臄?shù)據(jù)如果直接解壓，恢復(fù)圖像質(zhì)量相對于原圖有所降低，起到了 “隱藏圖像真實質(zhì)量”的效果，如果事先根據(jù)格式區(qū)隱藏的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理再進(jìn)行JPEG2000解壓縮，恢復(fù)的圖像質(zhì)量就好得多。
[0022](5)本發(fā)明所提出的方法隱藏(搭載)信息的容量可以根據(jù)需要做成固定的，PSNR有不同大小，可以滿足不同圖像質(zhì)量要求。
[0023](6)本發(fā)明所提出的隱藏(搭載)方法從L個數(shù)據(jù)中選擇N個數(shù)據(jù)進(jìn)行隱藏，排列組合數(shù)多，具體隱藏位置是事先約定的，別人難以知曉，因此在隱藏的同時具有隱藏位置的保密性和防截獲性。
[0024](7)本發(fā)明技術(shù)方案獨特，實現(xiàn)復(fù)雜度低于目前的常規(guī)空域、變換域信息隱藏方法，實用性大大提高。
[0025](8)本發(fā)明所提出的方法隱藏(搭載)信息的容量如果不是太大，還可以選擇I種(不用η種)，執(zhí)行時間可以大大降低，大約為原來的1/η，這樣就可以大大提高軟硬件執(zhí)行速度。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明原理圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0028]為了驗證本文提出的算法的性能，仿真實驗中采用了大小為512X 512的8比特灰度圖像X用JPEG2000壓縮4倍形成的壓縮數(shù)據(jù)流A進(jìn)行信息傳輸與恢復(fù)，A的字節(jié)數(shù)L =512 * 128 字節(jié)。
[0029]信息字節(jié)為:Κ字節(jié)，任意數(shù)據(jù):仿真中用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生。隱藏容量為K字節(jié)，壓縮域相對容量K/(512 * 128)，對應(yīng)原始圖像域相對容量K/(512 * 512)
[0030]如隱藏容量為K = 2048字節(jié)，壓縮域相對容量2048/ (512卡128) = 1/32，對應(yīng)原始圖像域相對容量K/(512女512) = 1/128。
[0031]一種基于JPEG2000壓縮碼流進(jìn)行信息傳輸?shù)姆椒?，具體步驟如下:
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