图片嵌入隐藏-大容量的信息隐藏算法

  今天分享一下最近看到的一个图片嵌入隐藏的算法。

  这是一种基于空间域的自适应多平面位的信息隐藏算法。该算法计算复杂度低、信息隐藏量大。且有实验表明在不影响图像视觉效果的前提下，其信息隐藏量比LSB算法大，并具有更高的安全性。该算法的主要思想是对每个像素点进行判断，根据HVS的特性，在最高非0有效位后的指定位(y)开始嵌入隐藏信息，嵌入到另一个指定位(z)为止。

  下面直接贴上MATLAB代码和实验结果：

%下面是主函数main_ImgEmbed.m
clc;
clear all;
close all;
warning off all;

yr=4;
yg=5;
yb=3;

Img=imread('介质图片.jpg');
figure;imshow(Img,[]);title('介质图片');

Img=double(Img);
ImgR=Img(:,:,1);
ImgG=Img(:,:,2);
ImgB=Img(:,:,3);


Imgmark=imread('待嵌入图片_gray.jpg');
Imgmark=double(Imgmark);
figure;imshow(Imgmark,[]);title('待嵌入图片_gray');
[markm,markn]=size(Imgmark);
Imgmarkline = Imgmark(:); %二维数组转成一列


Imgmarklinebin=zeros(markm*markn*8,1); %转化为二进制
for ii=1:markm*markn
    [Imgmarklinebin(8*ii-7),Imgmarklinebin(8*ii-6),Imgmarklinebin(8*ii-5),Imgmarklinebin(8*ii-4),Imgmarklinebin(8*ii-3),...
        Imgmarklinebin(8*ii-2),Imgmarklinebin(8*ii-1),Imgmarklinebin(8*ii)]=Find8bits(Imgmarkline(ii));   
end


%%
%嵌入
%对于红色通道
embedNumsed=0;%已嵌入个数
[M,N,Z]=size(Img);
y=zeros(8,1);
flag=0; %辅助跳出的标志

ImgRline=ImgR(:); %转换为一列
ImgRlineNew=ImgRline; %嵌入后
for ii=1:M*N
    if flag==1; %跳出外层循环
       break;
    end
    
    [y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1)]=Find8bits(ImgRline(ii));   
    posNzreo=FindNotZero(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));
    embedNums=posNzreo-yr; %能嵌入的个数
    if  embedNums>0 %符合嵌入条件
        for jj=1:embedNums
            
            embedNumsed=embedNumsed+1; %已嵌入个数
            if embedNumsed>markm*markn*8 %嵌入完成
               flag=1; %设置标识，使外层循环也跳出
               break;
            end 
            
            y(jj)=Imgmarklinebin(embedNumsed);%嵌入
        end  
    end  
    ImgRlineNew(ii)=bin2dec_trans(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));%嵌入后的  
end
ImgR2=reshape(ImgRlineNew,[M,N]);


%对于G通道
ImgGline=ImgG(:); %转换为一列
ImgGlineNew=ImgGline; %嵌入后
for ii=1:M*N
    if flag==1; %跳出外层循环
       break;
    end
    
    [y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1)]=Find8bits(ImgGline(ii));   
    posNzreo=FindNotZero(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));
    embedNums=posNzreo-yg; %能嵌入的个数
    if  embedNums>0 %符合嵌入条件
        for jj=1:embedNums
            embedNumsed=embedNumsed+1; %已嵌入个数
            if embedNumsed>markm*markn*8 %嵌入完成
               flag=1; %设置标识，使外层循环也跳出
               break;
            end 
            
            y(jj)=Imgmarklinebin(embedNumsed);%嵌入 
        end  
    end  
    ImgGlineNew(ii)=bin2dec_trans(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));%嵌入后的  
end
ImgG2=reshape(ImgGlineNew,[M,N]);


%对于B通道
ImgBline=ImgB(:); %转换为一列
ImgBlineNew=ImgBline; %嵌入后
for ii=1:M*N
    if flag==1; %跳出外层循环
       break;
    end
    
    [y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1)]=Find8bits(ImgBline(ii));   
    posNzreo=FindNotZero(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));
    embedNums=posNzreo-yb; %能嵌入的个数
    if  embedNums>0 %符合嵌入条件
        for jj=1:embedNums
            embedNumsed=embedNumsed+1; %已嵌入个数
            if embedNumsed>markm*markn*8 %嵌入完成
               flag=1; %设置标识，使外层循环也跳出
               break;
            end 
            
            y(jj)=Imgmarklinebin(embedNumsed);%嵌入 
        end  
    end  
    ImgBlineNew(ii)=bin2dec_trans(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));%嵌入后的  
end
ImgB2=reshape(ImgBlineNew,[M,N]);

ImgNew=zeros(M,N,Z);
ImgNew(:,:,1)=ImgR2;
ImgNew(:,:,2)=ImgG2;
ImgNew(:,:,3)=ImgB2;

figure;imshow(uint8(ImgNew),[]);title('嵌入后的RGB图');
imwrite(uint8(ImgNew),'介质图片_嵌入图像后.jpg'); %保存图片


%%
%提取嵌入图像
flag=0;
Imgmark_extractlinebin=zeros(markm*markn*8,1);
extractNumsed=0;%已提取个数

% R通道
ImgRline2=ImgR2(:); %转换为一列
for ii=1:M*N
    if flag==1; %跳出外层循环
       break;
    end
    
    [y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1)]=Find8bits(ImgRline2(ii));   
    posNzreo=FindNotZero(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));
    embedNums=posNzreo-yr; %已嵌入的个数
    if  embedNums>0 %符合嵌入条件
        for jj=1:embedNums
            
            extractNumsed=extractNumsed+1; %已提取个数
            if extractNumsed>markm*markn*8 %提取完成
               flag=1; %设置标识，使外层循环也跳出
               break;
            end 
            
           Imgmark_extractlinebin(extractNumsed)=y(jj);%提取
        end  
    end  
end


% G通道
ImgGline2=ImgG2(:); %转换为一列
for ii=1:M*N
    if flag==1; %跳出外层循环
       break;
    end
    
    [y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1)]=Find8bits(ImgGline2(ii));   
    posNzreo=FindNotZero(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));
    embedNums=posNzreo-yg; %已嵌入的个数
    if  embedNums>0 %符合嵌入条件
        for jj=1:embedNums
            
            extractNumsed=extractNumsed+1; %已提取个数
            if extractNumsed>markm*markn*8 %提取完成
               flag=1; %设置标识，使外层循环也跳出
               break;
            end 
            
           Imgmark_extractlinebin(extractNumsed)=y(jj);%提取
        end  
    end  
end


% G通道
ImgBline2=ImgB2(:); %转换为一列
for ii=1:M*N
    if flag==1; %跳出外层循环
       break;
    end
    
    [y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1)]=Find8bits(ImgBline2(ii));   
    posNzreo=FindNotZero(y(8),y(7),y(6),y(5),y(4),y(3),y(2),y(1));
    embedNums=posNzreo-yb; %已嵌入的个数
    if  embedNums>0 %符合嵌入条件
        for jj=1:embedNums
            
            extractNumsed=extractNumsed+1; %已提取个数
            if extractNumsed>markm*markn*8 %提取完成
               flag=1; %设置标识，使外层循环也跳出
               break;
            end 
            
           Imgmark_extractlinebin(extractNumsed)=y(jj);%提取
        end  
    end  
end

%二进制转十进制
Imgmarklinedec=zeros(markm*markn,1); %转化为十进制
for ii=1:markm*markn 
    Imgmarklinedec(ii)=bin2dec_trans(Imgmark_extractlinebin(8*ii-7),Imgmark_extractlinebin(8*ii-6),Imgmark_extractlinebin(8*ii-5),Imgmark_extractlinebin(8*ii-4),...
                                     Imgmark_extractlinebin(8*ii-3),Imgmark_extractlinebin(8*ii-2),Imgmark_extractlinebin(8*ii-1),Imgmark_extractlinebin(8*ii));
end
Imgmarkextract=reshape(Imgmarklinedec,[markm,markn]);
figure;imshow(Imgmarkextract,[]);title('提取的水印');
imwrite(uint8(Imgmarkextract),'待嵌入图片_gray_提取结果.jpg'); %保存图片

%检查提取的水印和原水印的区别
difmarked=Imgmarkextract-Imgmark; %做差  
%发现差为0，即说明完全一致，提取正确

3个子函数：

(1)

%bin2dec_trans.m
%二进制转十进制
function Data=bin2dec_trans(y7,y6,y5,y4,y3,y2,y1,y0)
   Data=y7*128+y6*64+y5*32+y4*16+y3*8+y2*4+y1*2+y0;
end

(2)

% Find8bits.m
function [y7,y6,y5,y4,y3,y2,y1,y0]=Find8bits(Data)
y0=mod(Data,2);
y7=fix(Data/128);Data=Data-y7*128;
y6=fix(Data/64); Data=Data-y6*64;
y5=fix(Data/32); Data=Data-y5*32;
y4=fix(Data/16); Data=Data-y4*16;
y3=fix(Data/8);  Data=Data-y3*8;
y2=fix(Data/4);  Data=Data-y2*4;
y1=fix(Data/2);  Data=Data-y1*2;
end

(3)

%FindNotZero.m
%找出第一个不为零的数位 从最高位(第八位)开始
function posNzreo=FindNotZero(y7,y6,y5,y4,y3,y2,y1,y0)
if y7~=0      posNzreo=8;
elseif y6~=0  posNzreo=7;
elseif y5~=0  posNzreo=6;
elseif y4~=0  posNzreo=5;
elseif y3~=0  posNzreo=4;
elseif y2~=0  posNzreo=3;
elseif y1~=0  posNzreo=2;
else          posNzreo=1;
end
end

结果如图所示：

                                                                                                           (原图)

                                      

                                                                                                

                                                                                               (待嵌入的图像)

                                                                   

                                                                                              

                     

                           

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