无损载体和鲁棒代价结合的JPEG图像鲁棒隐写

• 作者: 尹晓琳 卢伟 张俊鸿 罗向阳
• 来源期刊: 中国图象图形学报
• 学科: 工学
• 关键词: 鲁棒隐写 JPEG图像 无损载体 鲁棒代价 校验子格编码(STC)
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 隐写方法|Steganography Methodology
• 页码范围: 238-251
• 页数: 14页
• 分类号: TP391
• 语种: 中文
• DOI: 10.11834/jig.210406

摘要

目的 传统隐写技术在实际社交网络信道上难以保护秘密信息的完整性.在社交网络中,图像往往经过有损压缩信道进行传输,从而导致隐蔽通信失效.为了保证经过压缩信道传输的载密图像鲁棒性,设计安全鲁棒的隐蔽通信技术具有实际应用价值.基于最小化图像信息损失,本文提出无损载体和鲁棒代价结合的JPEG图像鲁棒隐写.方法 首先,指出构造无损载体能有效维持隐写安全性和鲁棒性的平衡,对经过压缩信道前后的JPEG图像空域像素块进行差分,构造无损载体以确定鲁棒嵌入域;其次,通过对离散余弦变换(discrete cosine transform,DCT)系数进行"±1"操作,并计算空域信息在压缩传输前后的损失,设计衡量DCT系数抗压缩性能的鲁棒代价;同时,验证在低质量因子压缩信道下鲁棒代价更能区分DCT系数的鲁棒能力,最后,利用校验子格编码(syndrome-trellis code,STC),结合无损载体和鲁棒代价对秘密信息进行嵌入.结果 实验在BossBase1.01图像库上进行对比实验,相比于传统JPEG隐写技术,构造无损载体作为嵌入域能有效地将信息平均提取错误率降低24.97％,图像的正确提取成功率提高了21.35％;在此基础上,鲁棒代价进一步将信息平均提取错误率降低1.05％,将图像的正确提取成功率提高16.12％,验证了本文方法显著提高了隐写抗压缩性能.与J-UNIWARD(JPEG universal wavelet relative distortion)、JCRISBE(JPEG compression resistant solution with BCH code)和AutoEncoder(autoencoder and adap-tive BCH encoding)3种现有典型隐写方法相比,提出的方法信息平均提取错误率分别降低了95.78％、93.17％ 和87.38％,图像的正确提取成功率为另外3种隐写方法的86.69倍、30.74倍和4.13倍.图像视觉质量逼近传统隐写方法,并保持较好的抗检测性.结论 本文提出的抗低质量因子JPEG压缩鲁棒隐写方法,获得的中间图像在经过压缩信道后,具有较强的抗压缩性和抗检测性,并保持较高的图像质量.