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彩色图像信息隐藏

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在许多应用场景中都需要向彩色图像中插入一些附加信息，如：版权信息、图片说明、照片参数等。将这些信息直接显示在图像上会破坏图像的原有内容；而在某些应用中，则需要这些嵌入信息对一般观众是透明的，仅对特定的接收者可见。在本课题中，我们研究的就是一种彩色数字图像中的信息隐藏技术。它能在保持图像原有外观的前提下，在其中隐藏一定的附加信息，并且隐藏的信息可以被接收者正确的检测出来。

我们的图像信息隐藏方法是基于彩色图像梯度域和人眼彩色视觉原理提出的。首先，对于输入的载体彩色图像，我们给出一种颜色梯度向量表示方法；然后，通过改变其中特定像素的颜色值，将对应的梯度向量修改为一个指定的“隐藏向量”，从而将二值化的待隐藏信息嵌入到载体图像的梯度域中。在信息检出时，通过比较每个像素对的颜色梯度向量与指定的隐藏向量，即可检测出当前像素对上嵌入的比特值，最终还原出隐藏的完整二值信息。在此过程中，对像素颜色值的修改由人眼彩色视觉中的恰可辨识色差（JND）加以约束，因此这种修改不会被人眼感知，从而保证了隐藏信息的不可见性以及原图像内容的完整性。

本课题的方法是在CIELAB颜色空间进行的，这是因为CIELAB是一种与设备无关、视觉感知均匀的颜色空间，其中任意两点的欧式距离即描述了这两种颜色在人眼中感知的色差。 因此，恰可辨识色差（JND）在该空间中对应于近似正圆形，而非其他空间中的椭圆形，其量化计算更简单也更精确。

▲ 单通道信息隐藏：在彩色载体图像中隐藏单幅二值图像，及其检出结果

这一方法本身就具有很高的嵌入容量，而利用颜色梯度向量的离散性，我们还进一步扩展实现了多状态、多通道图像信息隐藏方法，利用多个不同的隐藏向量使嵌入容量成倍提升，远超一般的信息隐藏方法，可以应用于多种应用领域。

▲ 多通道信息隐藏：在彩色载体图像（1000*1000）中隐藏两幅二值图像（500*500），及其检出结果

▲ 在一幅1000*1000的彩色载体图像中隐藏两幅500*1000的二值图像，已达到最大嵌入容量，仍可以正确地检出

利用这种多通道的图像信息隐藏方法， 我们还可以向彩色载体图像中嵌入一幅索引彩色图像。为索引图中的每个颜色通道指定一个不同的隐藏向量，就可以分别嵌入到载体图像的梯度场中，检出时根据一个保存的颜色表即可恢复出该隐藏图像。以上成果已发表在SIGGRAPH Asia 2015 technical briefs中。

▲ 利用多通道信息隐藏算法在载体图像中隐藏一幅彩色索引图像，及其检出结果

　

相关论文：

• Lu Hao, Jie Feng, and Bingfeng Zhou. " Gradient domain binary image hiding using color difference metric". In SIGGRAPH Asia 2015 Technical Briefs (SA '15). Article 4, 4 pages. Nov. 2-5, 2015, Kobe, Japan.  
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