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植基於 EMD 技術之可逆式資料隱藏法

植基於 EMD 技術之可逆式資料隱藏法. 作者：郭文中、許偉德 國立虎尾科技大學資工系 報告者：許晟 日期： 2010/10/27. 大 綱. 前言 文獻探討 可逆式 EMD 資料隱藏法 實驗結果與討論 結論. 1. 前言. 網路頻寬及電腦科技不斷增進，帶給人們使用上便利性及方便性。 發生機密資訊外洩或者資料被竄改。 提出結合 EMD 的可逆式資料隱藏技術，不僅達到高藏量，也可達到可逆式之目的。. 2006 年， Zhang 和 Wang 率先提出一種高藏量的 EMD(Exploiting Modification Direction Method) 技術。

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植基於 EMD 技術之可逆式資料隱藏法

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  1. 植基於EMD技術之可逆式資料隱藏法 作者：郭文中、許偉德 國立虎尾科技大學資工系 報告者：許晟 日期：2010/10/27

  2. 大 綱 • 前言 • 文獻探討 • 可逆式EMD資料隱藏法 • 實驗結果與討論 • 結論

  3. 1.前言 • 網路頻寬及電腦科技不斷增進，帶給人們使用上便利性及方便性。 • 發生機密資訊外洩或者資料被竄改。 • 提出結合EMD的可逆式資料隱藏技術，不僅達到高藏量，也可達到可逆式之目的。

  4. 2006年，Zhang和Wang率先提出一種高藏量的EMD(Exploiting Modification Direction Method)技術。 • 2007年，Lee等人提出改善Zhang和Wang所提出的原始EMD其將n值限制為2，並讓像素間改變的狀態由五種提升至八種。 • 2009年，Kuo等人提出通式化的EMD技術，讓n值可隨機調整，在使用上更具有彈性。

  5. 2.文獻探討 植基於EMD資料隱藏法 • 2006年，Zhang和Wang提出運用相鄰像素差異性最小特性，提出有效率的資料隱藏技術。 • 其中gi為第i個像素而k是挑選的像素個數。

  6. 藏匿資料演算法： • 輸入：載體影像，藏匿資訊，參數k。 • 輸出：偽裝影像。 • 發送端挑選k值，決定擷取載體影像的連續像素個數及秘密訊息位元。 • 根據式(1)計算函式f數值。 • 計算函式f與秘密訊息s的差值D。 • 若 D <= k，則調整在第gs位置的像素。 • 若D > k，則調整在第g2k+1-s位置的像素。 • 直到所有秘密訊息都藏入後，則停止藏入步驟並輸出偽裝影像。

  7. 資料取出演算法： • 輸入：偽裝影像，參數k。 • 輸出：藏匿資訊。 • 接收端取得k值，並決定擷取偽裝影像的連續像素個數。 • 根據式(1)計算每組像素群組的函式f值，而f值即為藏匿資訊。

  8. 通式化EMD資料隱藏法 • Kuo等人在2009年提出有效率且增進藏量的通式化EMD技術(簡稱KCW法)，該方法不僅改善Zhang和Wang的原始EMD方法的隱藏量，同時修正Lee等人所提出的改進式EMD技術之參數k必須等於2的情況之缺點。

  9. 藏匿資料演算法： • 輸入：載體影像，秘密訊息s。 • 輸出：偽裝影像，參數k。 • 發送端挑選k值，決定擷取載體影像的連續像素個數當成一群組及秘密訊息位元。 • 利用式(2)計算函式f數值。 (2) 取(k+1)個二位元的串列(sk, sk-1, …, s1, s0)並將其透過式(3)轉換成秘密訊息s。

  10. (3) 其中 。 • 計算秘密訊息s及函式f的差值D，如式(4)所示。 (4) • 適當地將差值D調整到這k個連續像素中。

  11. 資料取出演算法： • 輸入：偽裝影像，參數k。 • 輸出：載體影像，秘密訊息s。 • 取k個連續像素當成一群組，並計算擷取函式f。 • 將計算後的函式f轉成二進制即可取出藏匿訊息。

  12. 3.可逆式EMD資料隱藏法 圖1 本文所提之系統流程圖 12

  13. 影像擴張技術 圖2 影像擴張示意圖

  14. 可逆式EMD藏匿資料演算法 • 輸入：載體影像，秘密訊息，參數k。 • 輸出：偽裝影像。 • 發送端挑選k值，決定擷取載體影像的連續像素個數及每次藏匿的秘密訊息位元。 • 根據式(2)計算函式f數值。 • 取(k+1)個二位元的串列(sk , sk-1, …s1, s0)並利用式(3)轉換成秘密訊息s。 • 計算秘密訊息s及函式f的差值D，如式(4)所示。

  15. 依據KCW演算法來調整像素值，並紀錄修改後的差值d，如式(5)所示。 (5) • 將經過EMD藏匿後的偽裝影像運用內插法擴張。 • 用剩餘的像素來記錄修改後的差值r如式(6)所示，即圖2中每個2×2區塊的藍色部分與綠色部分相減。再根據表1調整每個綠色部分像素值。 (6)

  16. 資料取出演算法： • 輸入：偽裝影像，參數k。 • 輸出：原始影像，秘密訊息。 • 取得參數k，決定擷取像素區塊當成一群組，並根據式(2)計算函式f。 • 將計算後的f轉換成二進制即可取出藏匿資訊。 • 運用式(6)來計算記錄於圖2綠色部分的修改資訊r。 • 將計算後的結果r與修改後的像素相加即可得到原始像素。 • 再將圖二的藍色部分取出即可重建原始影像。

  17. 例1：假設有一2×2大小的像素區塊如圖三所示且所選用的參數k=4。例1：假設有一2×2大小的像素區塊如圖三所示且所選用的參數k=4。 圖3 以2×2為區塊示意圖

  18. 當其欲藏匿資訊為“100102”，則其藏匿的方法如下說明：當其欲藏匿資訊為“100102”，則其藏匿的方法如下說明： • 根據式(2)計算函式f(g1,g2,…,gk) =(20+19×3+23×7+12×15) mod 32 = 2。 • 利用式(3)計算秘密訊息s = 24×1+ 23×0+ 22×0+21×1+0 = 18。 • 根據KCW演算法來調整像素，分別調整為21、19、23、13，如圖四所示。 • 運用內插法將經EMD藏匿後影像擴張，如圖五所示。 • 將差值紀錄在每個2×2區塊的右下位置，分別調整為20、17、20、14，如圖六所示。

  19. 圖4 經EMD藏匿示意圖 圖5 經EMD藏匿後擴張示意圖 圖6 差值紀錄示意圖

  20. 例2：假設接收端收到藏匿圖形如圖六所示，使用者取得參數k並進行取出步驟：例2：假設接收端收到藏匿圖形如圖六所示，使用者取得參數k並進行取出步驟： • 計算函式f=21+19×3+23×7+13×15 mod 32 =(18)10 • 將f轉換成2進制即可取出藏匿訊息(10010)2。 • 將藏匿的差值取出，分別為-1、0、0、-1，還原2×2區塊的左上位置的像素，達成可逆之目的。

  21. 4.實驗結果與討論 Airplane Baboon Lena Peppers 圖7.原始影像(256×256) 圖8.經EMD藏匿後擴張的載體影像(512×512) 圖9.藏匿差值紀錄後的偽裝影像(512×512)

  22. 表2 不同的參數k下之藏量及PSNR

  23. 5.結論 • 本論文提出一種結合影像內插法可增加資料隱藏量的可逆式EMD資料隱藏技術。 • 實驗結果顯示，此方法與運用影像擴張的相關研究比較，確實能有效提升藏量並維持一定的影像品質。

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