1、第4 3卷 第1期桂 林 电 子 科 技 大 学 学 报V o l.4 3,N o.1 2 0 2 3年2月J o u r n a l o f G u i l i n U n i v e r s i t y o f E l e c t r o n i c T e c h n o l o g yF e b.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 1-0 3-0 4基金项目:广西自动检测技术与仪器重点实验室基金(Y Q 2 0 1 0 6)通信作者:姜文英(1 9 7 1-),女,高级实验师,博士,研究方向为信息处理技术和应用。E-m a i l:j i a n g w y g u e t.e d u
2、.c n引文格式:李志茹,陈元枝,姜文英,等.基于彩色Q R码的信息无损提取隐藏算法J.桂林电子科技大学学报,2 0 2 3,4 3(1):5 6-6 2.基于彩色Q R码的信息无损提取隐藏算法李志茹1,陈元枝2,姜文英1,张维纳1(1.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院,广西 桂林 5 4 1 0 0 4;2.桂林电子科技大学 光电工程学院,广西 桂林 5 4 1 0 0 4)摘 要:针对当前信息隐藏算法中秘密图像大多是信息量较小的二值图像或灰度图像,提取的秘密图像是有损的等问题,提出一种适用于较大编码容量的彩色Q R码的无损提取信息隐藏算法。该算法先对载体图像三通道分解,将三分量分为4
3、 8互不重叠的块,通过D C T变换获得分块的低频分量;彩色Q R码通过A r n o l d置乱后,采用L o g i s t i c映射加密,将加密彩色Q R码三通道分解,隐藏于彩色载体图像相应分块的低频分量中,并对D C T隐藏算法中由数据类型转换产生的舍入误差进行隐藏,在秘密图像提取过程中用于误差补偿。实验结果表明,该算法有效地完成了彩色Q R码的加密隐藏与无损提取,具有较好的不可见性及安全性,该法亦适用于普通彩色秘密图像。关键词:信息隐藏;图像加密;A r n o l d置乱;L o g i s t i c映射;D C T;无损提取;舍入误差中图分类号:T P 3 9 1.9 文献标
4、志码:A 文章编号:1 6 7 3-8 0 8 X(2 0 2 3)0 1-0 0 5 6-0 7L o s s l e s s i n f o r m a t i o n e x t r a c t i o n a n d h i d i n g a l g o r i t h m b a s e d o n c o l o r Q R c o d eL I Z h i r u1,C H E N Y u a n z h i2,J I A N G W e n y i n g1,Z HA N G W e i n a1(1.S c h o o l o f E l e c t r o n i c E
5、 n g i n e e r i n g a n d A u t o m a t i o n,G u i l i n U n i v e r s i t y o f E l e c t r o n i c T e c h n o l o g y,G u i l i n 5 4 1 0 0 4,C h i n a;2.S c h o o l o f O p t o e l e c t r o n i c E n g i n e e r i n g,G u i l i n U n i v e r s i t y o f E l e c t r o n i c T e c h n o l o g y
6、,G u i l i n 5 4 1 0 0 4,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h e c u r r e n t i n f o r m a t i o n h i d i n g a l g o r i t h m s,m o s t o f t h e s e c r e t i m a g e s a r e b i n a r y i m a g e s o r g r a y-s c a l e i m a g e s,a n d t h e e x t r a c t e d s e c r e t i m a g e s a r e n o t
7、 l o s s l e s s.A l o s s l e s s i n f o r m a t i o n h i d i n g a l g o r i t h m f o r c o l o r Q R c o d e s w i t h l a r g e c o d-i n g c a p a c i t y i s p r o p o s e d.F i r s t l y,t h e c a r r i e r i m a g e i s d e c o m p o s e d i n t o t h r e e c h a n n e l s,t h e n e a c h
8、 c h a n n e l i s d i v i d e d i n t o b l o c k s s e p a r a t e l y.T h e l o w-f r e q u e n c y c o m p o n e n t s o f t h e b l o c k a r e a s a r e o b t a i n e d b y D C T t r a n s f o r m a t i o n.C o l o r Q R c o d e i s s c r a m b l e d b y A r n o l d,a n d t h e n e n c r y p t
9、 e d b y L o g i s t i c m a p p i n g,t h e t h r e e c h a n n e l s o f e n c r y p t e d c o l o r Q R c o d e a r e h i d d e n i n t h e l o w-f r e q u e n c y c o m p o n e n t s o f c o r r e s p o n d i n g c h a n n e l b l o c k s o f c o l o r c a r r i e r i m a g e.T h e r o u n d i n
10、 g e r r o r s c a u s e d b y d a t a t y p e t r a n s f o r m a t i o n i n t h e p r o c e s s o f D C T h i d i n g a l g o r i t h m i s h i d d e n,w h i c h a r e u s e d f o r d a t a c o m p e n s a t i o n i n t h e p r o c e s s o f s e c r e t i m a g e e x t r a c t i o n.T h e e x p e
11、 r i m e n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e a l g o r i t h m c a n e f f e c t i v e l y c o m p l e t e t h e h i d d e n a n d l o s s l e s s e x t r a c t i o n o f c o l o r Q R c o d e a n d c o mm o n c o l o r s e c r e t i m a g e,a n d h a s g o o d i n v i s i b i l i t y a n d
12、s e c u r i t y.K e y w o r d s:i n f o r m a t i o n h i d i n g;i m a g e e n c r y p t i o n;A r n o l d s c r a m b l i n g;L o g i s t i c m a p p i n g;D C T;l o s s l e s s e x t r a c t i o n;r o u n-d i n g e r r o r 随着互联网的迅猛发展,信息安全问题随之被重视。信息隐藏技术是将秘密信息不可见地隐藏于载体图像中,非目标用户难以从载密图像中判断秘密信息的存在,从而降
13、低载密图像被拦截的可能。信息隐藏术涉及军事、医学、机密信息通信等领域,是当前研究的热点1-2。文献3 通过压缩载体图像的最低有效位(l e a s t s i g n i f i c a n t b i t,简称L S B)获取秘密信息的隐藏空间,在最低有效位中隐藏秘密信息。L S B的压缩率越高,信息隐藏容量越大。文献4 通过对灰度载体图像C o n t o u r l e t变换获得低频分量,再对低频系数进行奇异值分解,将二值图像信息嵌入载体图像的奇异DOI:10.16725/45-1351/tn.2023.01.006第1期李志茹等:基于彩色Q R码的信息无损提取隐藏算法矩阵中,具有较强
14、的鲁棒性。文献5 先对灰度秘密图像混沌加密和整数变换,将秘密信息隐藏于载体图像的最低有效位,实现了灰度图像在空间域的无损恢复。文献6 对载体图像分别进行I WT、DWT变换,获得载体的低频分量,并计算低频分量的奇异值,将灰度秘密图像信息嵌入奇异值中,提取的秘密图像归一化相关系数(N C)为0.9 9 6,但并未实现灰度图像的无损提取。赵丽红等7将9/7提升小波变换与S V D相结合的算法应用于彩色水印嵌入彩色图像中,先对彩色载体图像各通道进行三级提升小波变换,获得低频信息,再对彩色水印分通道置乱加密,将加密水印分嵌入载体图像低频信息中。该算法提取的彩色水印图像完整度较高,算法运行速率较快,N
15、C值为0.9 9 6 1 3,有肉眼可见的信息损耗。快速响应二维码(q u i c k r e s p o n s e c o d e,简称Q R码),可将秘密信息编码为Q R码图像,将Q R码图像作为秘密图像隐藏。文献8 将彩色载体图像由R G B空间转换到Y CrCb空间,对载体图像Y分量采用DWT-D C T-S V D变换,获得的低频分量作为隐藏空间,将加密的黑白Q R码隐藏于Y分量的低频分量中,载密图像的峰值信噪比和提取的黑白Q R码图像N C分别在3 0、0.9 8以上,有较好的不可见性和鲁棒性。文献9-1 1 以彩色Q R码作为秘密图像,经A r n o l d置乱后,利用频域信
16、息隐藏技术,完成对秘密图像的隐藏和提取,虽有较高的鲁棒性,但提取的秘密图像并非无损,且此处的彩色Q R码未采用多种色彩进行信息编码,编解码及容量等方面与黑白Q R码相同,只提升了视觉美感,故提取的秘密图像在色彩及细节方面要求较低。文献1 2 采用k种颜色进行编码的彩色Q R码技术,通过色块与预设颜色表的映射实现编解码,大幅度扩充了数据编码容量,将其作为秘密图像隐藏于彩色载体图像,可扩大信息隐藏容量。因为彩色Q R码技术还未完全成熟,解码时对彩色Q R码图像完整度和色彩准确度要求较高1 3,所以,提取彩色Q R码图像时,需要精准还原色彩及细节信息,实现彩色Q R码的无损提取。目前彩色Q R码较多应用于屏幕信息通信,以彩色Q R码为介质,传递大容量信息,如图像、音频、文本等信息的传输存储1 4。综上所述,目前研究主要以二值图像或灰度图像作为机密信息进行隐藏,但因彩色秘密图像可表征的信息量较大,对彩色秘密图像隐藏的研究还不够成熟。鉴于此,为提升信息隐藏容量,实现彩色Q R码的不可见性隐藏与无损提取,提出一种基于彩色Q R码的信息无损提取隐藏算法。该算法也适用于普通彩色秘密图像。1 彩色Q R
