图像中隐藏信息的嵌入方法、检测方法及防伪溯源方法

1.本发明涉及防伪溯源技术领域，尤其涉及一种图像中隐藏信息的嵌入方法、检测方法及防伪溯源方法。


背景技术：

2.随着计算机技术和互联网的高速发展，如何把重要信息隐藏在大量电子信息中的信息隐藏技术在未来信息保护方面起到至关重要的作用。隐藏信息的方法主要包括数字水印技术、可视密码、潜信道及隐匿协议等，主要涉及基于空域的信息隐藏技术及基于变换域的信息隐藏技术。其中，基于空域的信息隐藏技术主要是采用最低有效位(lsb，英文全称：least significant bit)算法，该方法将待隐藏的的二进制信息的比特位通过替换载体图像像素的最低有效位，从而把待隐藏信息隐藏在载体图像中。而基于变换域的信息隐藏技术主要是通过采用不同的变换将信息进行隐藏，常用的变换主要包括离散余弦变换(dct，英文全称：discrete cosine transform)、离散小波变换(dwt，英文全称：discrete wavelet transform)及离散傅里叶变换(dft，英文全称：discrete fouriertransform)等。另外，可以通过与嵌入方法对应的特有的检测方法，将嵌入的隐藏信息检测出来。
3.由于现有技术中信息隐藏方法的鲁棒性较差，不能有效抵抗滤波、压缩、打印拍照和摄屏等攻击行为。因此，如何提高隐藏信息的不可见性和鲁棒性，以及提高隐藏信息的嵌入和检出的效率，将成为亟待解决的问题。
4.综上，现有技术中缺乏一种效果好的隐藏信息的嵌入方法、检测方法及防伪溯源方法。
5.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

6.本发明为了解决现有的问题，提供一种图像中隐藏信息的嵌入方法、检测方法及防伪溯源方法。
7.为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：
8.一种图像中隐藏信息的嵌入方法，包括步骤：s1：将待嵌入的隐藏信息编码转换为编码比特流，将所述编码比特流进行置乱得到置乱比特流；s2：根据所述置乱比特流的长度将需要嵌入隐藏信息的图像进行非重叠正方形分块得到区域图像；s3：将所述置乱比特流中一比特信息嵌入一块所述区域图像，包括如下步骤：
9.从所述区域图像分离成通道图像，所述通道图像包含至少两个通道，从所述通道中选取两个通道，其中一个所述通道作为第一修改子块，另一个所述通道作为第一对比子块；以所述第一对比子块为参考修改所述第一修改子块得到已嵌入比特信息的修改通道图像；s4：依次将所述置乱比特流中所有比特信息嵌入对应的所述区域图像中获得嵌入隐藏
信息的图像。
10.优选地，得到已嵌入比特信息的所述修改通道图像还包括如下步骤：分别对所述第一修改子块和所述第一对比子块进行离散小波变换，针对分解后得到的第一ll子带进行离散余弦变换得到第一系数矩阵，选取所述第一系数矩阵中预设频段的第一系数数组；将所述对比子块作为参考，根据所述置乱比特流中对应比特值修改所述第一修改子块中所述预设频段的第一系数数组得到所述预设频段的第二系数数组；用所述预设频段的第二系数数组替换所述预设频段的第一系数数组得到第二系数矩阵；针对所述第二系数矩阵进行离散余弦逆变换得到第二ll子带，再用所述第二ll子带替换所述第一ll子带并进行离散小波逆变换，得到嵌入一比特信息的第二修改子块；用所述第二修改子块替代所述区域图像中对应的所述第一修改子块，得到已嵌入比特信息的所述修改通道图像。
11.优选地，从所述区域图像分离成通道图像包括：从所述区域图像分离成rgb通道，从rgb三通道图像中任意选取两个通道，其中一个所述通道作为所述第一修改子块，另一个所述通道作为所述第一对比子块；或，从所述区域图像分离成cmyk通道时，从cmy三通道图像中任意选取两个通道，其中一个所述通道作为所述第一修改子块，另一个所述通道作为所述第一对比子块。
12.优选地，所述区域图像的分辨率大于等于256*256时，将离散小波变换分解转换为二级离散小波变换分解，选取预设频段的二级ll子带进行修改。
13.优选地，选取所述第一系数矩阵中预设频段的系数为中频系数，所述中频系数的选取需满足以下公式：
14.mi+mj＝n,
15.k》0,1≤mi≤k,1≤mj≤k,k/2≤n≤k
16.其中，mi表示中频系数在区域图像系数矩阵中的行号，mj表示中频系数在区域图像系数矩阵中的列号，n表示中频系数可以选取的范围，是一个整数，k表示每个区域图像的边的像素大小。
17.优选地，得到所述第二系数矩阵还包括如下步骤：先将所述预设频段的第一系数数组取绝对值并转换成第一一维数组，分别针对所述第一一维数组进行奇异值分解得到所述第一修改子块和所述第一对比子块的第一奇异值，根据所述置乱比特流的对应比特值并以所述第一对比子块的第一奇异值作为参考，修改所述第一修改子块的第一奇异值得到第一修改子块的第二奇异值；将第一修改子块的所述第二奇异值代替所述第一修改子块的所述第一奇异值后进行奇异值逆分解得到第二一维数组，再用所述第二一维数组替换所述预设频段的第一系数数组的绝对值，但保留数值本身正负符号得到修改后的所述第二系数矩阵。
18.优选地，根据所述置乱比特流的对应比特值修改所述第一奇异值得到第二奇异值需满足以下公式：
[0019][0020]
其中，σr′
是第一修改子块的第二奇异值,σr是第一修改子块的第一奇异值，σc是第一对比子块的第一奇异值，wms是水印强度，wmi是比特流的比特值。
[0021]
优选地，所述隐藏信息包括文字、字符串和图像至少一种；所述需要嵌入隐藏信息
的图像进行非重叠正方形分块得到所述区域图像的数量大于等于所述置乱比特流的长度。
[0022]
本发明还提供一种隐藏信息的检测方法，采用如上任一所述的图像中隐藏信息的嵌入方法的逆过程检测图像中的隐藏信息。
[0023]
本发明再提供一种防伪溯源方法，包括如下步骤：采用如上任一项所述的图像中隐藏信息的嵌入方法将产品识别码隐藏于产品包装图上、数字图像或数字视频的特定帧中；利用如上所述的隐藏信息的检测方法提取所述产品包装图上、数字图像或数字视频的特定帧中的所述产品识别码，根据所述产品识别码获取所述产品的防伪溯源信息。
[0024]
本发明提供一种控制装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任一所述的图像中隐藏信息的嵌入方法，或实现如上任一所述的隐藏信息的检测方法，或实现如上所述的防伪溯源方法。
[0025]
本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上任一所述的图像中隐藏信息的嵌入方法，或实现如上所述的隐藏信息的检测方法，或实现如上所述的防伪溯源方法。
[0026]
本发明的有益效果为：提供一种图像中隐藏信息的嵌入方法、检测方法及防伪溯源方法，通过选取修改子块和对比子块仅对修改子块进行修改，降低了对画质的影响，提高嵌入效率和鲁棒性。
[0027]
进一步地，进行离散小波变换和离散余弦变换，降低了计算代价，且基于不同的应用场景选择修改不同的频段系数，提升了隐藏信息的嵌入效率和鲁棒性。
[0028]
进一步地，本发明采用奇异值分解提取一维数组的特征，具有稳定性；同时取绝对值也是考虑尽量减少对预设频域中数值的修改，并且取绝对值计算出的奇异值要比不取绝对值计算出的奇异值稳定性更高，且一维数组的奇异值也只有一个；奇异值分解具有数学稳定性，表示了这个一维数组的特征，具有鲁棒性，保证水印嵌入的稳定性。
附图说明
[0029]
图1是本发明实施例中图像中隐藏信息的嵌入方法的示意。
[0030]
图2是本发明实施例中隐藏信息的检测方法的示意图。
[0031]
图3是本发明实施例中防伪溯源方法的示意图。
[0032]
图4是本发明实施例中原图的示意图。
[0033]
图5是本发明实施例中嵌入全0水印后的示意图。
[0034]
图6是本发明实施例中嵌入全1水印后的示意图。
具体实施方式
[0035]
为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0036]
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定
作用也可以是用于电路连通作用。
[0037]
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0038]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0039]
如图1所示，本发明提供一种图像中隐藏信息的嵌入方法，包括步骤：
[0040]
s1：将待嵌入的隐藏信息编码转换为编码比特流，将所述编码比特流进行置乱得到置乱比特流；
[0041]
s2：根据所述置乱比特流的长度将需要嵌入隐藏信息的图像进行非重叠正方形分块得到区域图像；
[0042]
s3：将所述置乱比特流中一比特信息嵌入一块所述区域图像，包括如下步骤：
[0043]
从所述区域图像分离成通道图像，所述通道图像包含至少两个通道，从所述通道中选取两个通道，其中一个所述通道作为第一修改子块，另一个所述通道作为第一对比子块；以所述第一对比子块为参考修改所述第一修改子块得到已嵌入比特信息的修改通道图像；
[0044]
s4：依次将所述置乱比特流中所有比特信息嵌入对应的所述区域图像中获得嵌入隐藏信息的图像。
[0045]
在本发明中选取修改子块和对比子块，并仅针对修改子块进行修改降低了对画质影响，并提高嵌入效率和鲁棒性。
[0046]
在本发明的一种实施例中，得到已嵌入比特信息的所述修改通道图像还包括如下步骤：
[0047]
分别对所述第一修改子块和所述第一对比子块进行离散小波变换，针对分解后得到的第一ll子带进行离散余弦变换得到第一系数矩阵，选取所述第一系数矩阵中预设频段的第一系数数组；
[0048]
将所述对比子块作为参考，根据所述置乱比特流中对应比特值修改所述第一修改子块中所述预设频段的第一系数数组得到所述预设频段的第二系数数组；
[0049]
用所述预设频段的第二系数数组替换所述预设频段的第一系数数组得到第二系数矩阵；
[0050]
针对所述第二系数矩阵进行离散余弦逆变换得到第二ll子带，再用所述第二ll子带替换所述第一ll子带并进行离散小波逆变换，得到嵌入一比特信息的第二修改子块；
[0051]
用所述第二修改子块替代所述区域图像中对应的所述第一修改子块，得到已嵌入比特信息的所述修改通道图像。
[0052]
在本发明中选取修改子块和对比子块进行离散小波变换和离散余弦变换，且基于不同的应用场景选择修改不同的频段系数，降低了计算代价，提升了隐藏信息的嵌入效率和鲁棒性。
[0053]
在步骤s1中，本发明的隐藏信息包括文字、字符串及图像中至少一种，可以是三者之一或者三者之间的任意组合。若隐藏信息为文字或字符串信息时，需将信息编码转换为二进制比特流，进一步将比特流进行置乱，使得置乱后的比特流中的比特值为1或者0。若隐藏信息本身即为图像时，直接对隐藏信息进行二值化，形成隐藏信息二值图像。隐藏信息二值图像可以是二维码，或者除二维码之外的其它二值图像等，使隐藏信息二值图像中每个像素的像素值可以为0或者1，把二值图像再转化为编码比特流。
[0054]
在一种具体的实施例中，首先将隐藏信息编码转换为编码比特流，其次针对转换后的编码比特流进行置乱从而获得置乱比特流；具体地，可以采用arnold置乱、混沌随机序列置乱及伪随机序列置乱，以方便后续将置乱后的二进制比特对应嵌入区域图像中。若不需置乱加密，则可以直接将编码比特流用于嵌入。
[0055]
在步骤s2中，因为本发明的需要嵌入隐藏信息的图像是隐藏信息的载体图像，该图像是承载隐藏信息的原始图像，可以是网络传输中的数字图或视频中的图像，也可以是产品包装的电子图像等。嵌入隐藏信息之前需要将图像分块，一般是按照正方形对图像进行非重叠分块，得到一系列的非重叠区域图像。其中，嵌入隐藏信息的非重叠的区域图像是载体图像经正方形分块后得到的正方形区域图像。
[0056]
为便于后续对区域图像进行离散小波变换和离散余弦变换以嵌入比特信息，需要对载体图像进行正方形分块，即将载体图像划分出多个区域图像，每个区域图像就是一个正方形的区域图像，区域图像的大小为k
×
k像素大小，为了之后能正常运算，在此k需取4的倍数像素大小。选取区域图像的数量使其与隐藏信息的置乱比特流相对应。因此可以根据隐藏信息的置乱比特流确定分块的区域图像的像素大小，使得区域图像的数量大于等于置乱比特流的长度。
[0057]
为了使选取的每个区域图像与隐藏信息的置乱比特流相对应，对载体图像进行正方形分块的具体操作要点是：
[0058]
首先，对图像进行分块时，从图像的左上角开始，从图像中依次分出正方形的区域图像，若剩余图像的像素值不满足区域图像大小需求，则跳过该区域。例如需要嵌入的二进制比特流为64比特(bit)时，图像像素大小为512*512时，可将图像切分为8*8的64个子块，此时每个区域图像像素大小为64*64。若需要嵌入的二进制比特流为48比特时，则可以先将图像从左上角为起点切分成8*8的64个区域图像，再从这64个子块中按一定规则选择需要的48个区域图像即可，一般是根据隐藏信息如水印嵌入的不可见性和鲁棒性来选择区域图像。其中，选择区域图像时，不可见性则需要选择图像中的纹理复杂的区域图像，而鲁棒性则需要选择实际应用中表现较好的区域图像，大多数情况下也是纹理复杂的区域图像。
[0059]
进一步地，从区域图像分离成通道图像包括：
[0060]
从所述区域图像分离成rgb通道，从rgb三通道图像中任意选取两个通道，其中一个所述通道作为所述第一修改子块，另一个所述通道作为所述第一对比子块；
[0061]
或，从所述区域图像分离成cmyk通道时，从cmy三通道图像中任意选取两个通道，其中一个所述通道作为所述第一修改子块，另一个所述通道作为所述第一对比子块。
[0062]
在一种具体的实施例中，为提高隐藏信息嵌入的不可见性与鲁棒性，在确定区域图像后，选取区域图像中rgb通道的蓝色通道图像作为修改子块，选取绿色通道图像作为对比子块。
[0063]
为了将比特流的比特值嵌入到区域图像中，可以根据置乱比特流的每个比特值对应以第一对比子块为参考，只修改每个第一修改子块的预设频段系数，获得每个第一子块修改后的系数矩阵，具体如下所述。
[0064]
分别对所述第一修改子块和所述第一对比子块进行离散小波变换，针对分解后得到的第一ll子带进行离散余弦变换得到第一系数矩阵，选取所述第一系数矩阵中预设频段的第一系数数组。
[0065]
如前所述，基于不同的应用场景，预设频段可以选择修改不同的频段系数，在一种具体的实施例中，选取所述第一系数矩阵中预设频段的系数为中频系数，所述中频系数的选取需满足以下公式：
[0066]
mi+mj＝n,
[0067]
k》0,1≤mi≤k,1≤mj≤k,k/2≤n≤k
[0068]
其中，mi表示中频系数在区域图像系数矩阵中的行号，mj表示中频系数在区域图像系数矩阵中的列号，n表示中频系数可以选取的范围，是一个整数，k表示每个区域图像的边的像素大小。
[0069]
如下仅以预设频段为中频系数为例进行说明。
[0070]
具体地，分别针对第一修改子块和第一对比子块进行离散小波变换，针对分解后得到的第一ll子带进行离散余弦变换得到系数矩阵，选取系数矩阵中的中频频段的中频系数。具体操作是：
[0071]
a)首先对第一修改子块和第一对比子块分别进行离散小波变换(dwt)，采用haar小波，分解后分别得到ll、hl、lh、hh子带，选取其中的ll子带进一步进行操作。其中：
[0072]
四个通道都可以用离散小波变换的公式：
[0073][0074][0075][0076][0077]
在上述公式中，f
ll
(i,j)是离散小波变换(dwt)分解后第一ll子带中第i行第j列的值,f(i,j)是区域图像中第i行第j列的值，f
hl
、f
lh
和f
hh
分别代表分解后的hl子带、lh子带和
hh子带中的值，m,n分别表示区域图像的行数和列数。
[0078]
可以将dwt变换理解成一个低通滤波器，其中，ll子带是低通滤波后的图像，是图像中的中低频信息，具有稳定的特性，提取区域图像中稳定的信息以保证隐藏信息嵌入的有效性。另一方面hl子带、lh子带和hh子带携带高频信息，不修改这些子带，可以减少对图像高频纹理细节修改，提升图像的不可见性。同时，dwt的计算复杂度低于dct，选取的ll子带边长等于子块长度的一半，对子块进行dwt得到ll子带进行dct计算复杂度小于直接对子块进行dct。
[0079]
若在区域图像的分辨率大于等于256*256时，dwt分解可以转换为二级dwt分解，选取其中的二级ll子带进行修改操作，进而提取更加稳定的信息，提高鲁棒性。
[0080]
b)针对第一ll子带进行离散余弦变换(dct)，得到频域系数矩阵
[0081]
因dct变换本身具有很强的鲁棒性，所以选择对第一ll子带进行dct变换，选取其中的中频频段的中频系数进行操作修改。
[0082]
针对第一修改子块和第一对比子块dwt分解后的第一ll子带进行dct，具体是通过如下公式进行dct：
[0083][0084]
在上述公式中，f(u,v)是区域图像的第一ll子带经离散余弦变换后得到的系数矩阵，u,v是系数矩阵中频域坐标，m,n分别表示系数矩阵的行数和列数，i表示第一ll子带的各行号，j表示第一ll子带的各列号；f(i,j)表示第一ll子带的第i行第j列的像素值。
[0085]
然后，将所述对比子块作为参考，根据所述置乱比特流中对应比特值修改所述第一修改子块中所述预设频段的第一系数数组得到所述预设频段的第二系数数组。
[0086]
在dct频域中，由于低频上的改动对于画质改变过多，对水印不可见性影响很大，高频上的改动很容易受到各种噪声的影响而不具有鲁棒性，中频上的改动对图像质量的影响相比较小，同时能够抵抗大部分的噪声带来的攻击。为了将比特流的比特值嵌入到区域图像中，可以根据置乱比特流的每个比特值对应修改每个第一修改子块和第一对比子块的中频系数。若在攻击不强的情况下，即对嵌入的隐藏信息的鲁棒性要求不高时或对嵌入隐藏信息后的图像质量要求较高时，可以选择所述系数矩阵中的高频系数进行修改；在攻击很强的情况下，即对嵌入的隐藏信息的鲁棒性要求高时或对嵌入隐藏信息后的图像质量要求较小时，可以选择中频系数矩阵中的低频系数进行修改。
[0087]
进一步地，用所述预设频段的第二系数数组替换所述预设频段的第一系数数组得到第二系数矩阵；针对所述第二系数矩阵进行离散余弦逆变换得到第二ll子带，再用所述第二ll子带替换所述第一ll子带并进行离散小波逆变换，得到嵌入一比特信息的第二修改子块；用所述第二修改子块替代所述区域图像中对应的所述第一修改子块。
[0088]
在本发明的另一种实施例中，在修改预设频段的系数数组得到第二系数矩阵时，也可以考虑进行奇异值修改。具体地，得到所述第二系数矩阵还包括如下步骤：
[0089]
先将所述预设频段的第一系数数组取绝对值并转换成第一一维数组，分别针对所述第一一维数组进行奇异值分解得到所述第一修改子块和所述第一对比子块的第一奇异值，根据所述置乱比特流的对应比特值并以所述第一对比子块的第一奇异值作为参考，修改所述第一修改子块的第一奇异值得到第一修改子块的第二奇异值；对所述一维数组进行奇异值分解的公式为：
[0090]
a＝uλv
t
[0091]
λ＝[σ
ꢀ…ꢀ
0]
[0092]
其中，a为n*1的一维数组，λ为n*1的矩阵，除了对角元素是一个奇异值σ，其余值全是0，故只有一个奇异值σ，u为n*n的矩阵，v
t
为1*1的矩阵；
[0093]
将第一修改子块的所述第二奇异值代替所述第一修改子块的所述第一奇异值后进行奇异值逆分解得到第二一维数组，再用所述第二一维数组替换所述预设频段的第一系数数组的绝对值，但保留数值本身正负符号得到修改后的所述第二系数矩阵；进行奇异值逆分解的公式为：
[0094]
λ
′
＝[σ
′ꢀ…ꢀ
0]
[0095]a′
＝uλ
′vt
[0096]
其中，σ
′
为第一修改子块的第二奇异值，λ
′
为第二奇异值组成的奇异值矩阵，a
′
为第二一维数组，u为第二一维数组分解的矩阵，v为第一一维数组分解的矩阵。
[0097]
进一步地，根据所述置乱比特流的对应比特值修改所述第一奇异值得到第二奇异值需满足以下公式：
[0098][0099]
其中，σr′
是第一修改子块的第二奇异值,σr是第一修改子块的第一奇异值，σc是第一对比子块的第一奇异值，wms是水印强度，wmi是比特流的比特值。
[0100]
若需要在所述区域图像中嵌入比特值1时，修改所述第一修改子块的第一奇异值比所述第一对比子块的奇异值高一个水印强度；若是本身就满足修改条件，则不作修改；
[0101]
若需要在所述区域图像中嵌入比特值0时，把所述第一修改子块的第一奇异值修改为比所述第一对比子块的第一奇异值小一个水印强度，若是本身就满足所述修改条件，则不作修改，若修改后的奇异值小于0，为保证修改合理，按照经验，修改后的奇异值取5。
[0102]
本发明采用奇异值分解可以提取一维数组的特征，具有稳定性。同时取绝对值也是考虑尽量减少对预设频域中数值的修改，并且取绝对值计算出的奇异值要比不取绝对值计算出的奇异值稳定性更高，且一维数组的奇异值也只有一个。另外，svd分解具有数学稳定性，表示了这个一维数组的特征，具有鲁棒性，保证水印嵌入的稳定性。
[0103]
基于上述方法得到第二系数矩阵；针对所述第二系数矩阵进行离散余弦逆变换得到第二ll子带，再用所述第二ll子带替换所述第一ll子带并进行离散小波逆变换，得到嵌入一比特信息的第二修改子块；用所述第二修改子块替代所述区域图像中对应的所述第一修改子块。
[0104]
其中，针对所述第二系数矩阵进行离散余弦逆变换得到第二ll子带采用如下所示
的离散小波逆变换公式：
[0105][0106][0107][0108][0109][0110]
在上述公式中，f
′
(i,j)是修改的区域图像中第i行第j列的值，f
ll
′
(i,j)是修第二ll子带中第i行第j列的值，f
hl
、f
lh
和f
hh
分别代表dwt分解后的hl子带、lh子带和hh子带中的值，m,n分别表示区域图像的行数和列数。
[0111]
在具体实施例中，通过下述公式对再用所述第二ll子带替换所述第一ll子带并进行离散小波逆变换：
[0112][0113][0114][0115]
在上述公式中，f
′
(i,j)是修改的区域图像中第i行第j列的值，f
′
(u,v)是第二系数矩阵第u行第v列的值，u,v是第二系数矩阵的坐标，m,n分别表示第二系数矩阵的行数和列数，i表示区域图像的各行号，j表示区域图像的各列号。
[0116]
在针对这种小数的新的修改子块进行量化处理时，采用四舍五入完成量化，对于超出像素范围边界的直接采用原载体图像分块中的区域图像的像素值。
[0117]
依次将置乱比特流对应的每个比特对应的修改子块完成替换，获得已嵌入比特信息的修改通道图像。可用嵌入比特信息的修改通道图像替换原修改通道图像，从而获得嵌入比特信息的区域图像；也可以用嵌入比特信息的修改通道图像结合rgb通道中其余二个通道图像而得到嵌入比特信息的区域图像。
[0118]
将置乱比特流中的比特信息对应的每个修改子块都完成修改和替换，则对应的区域图像均已嵌入比特信息，从而获得已嵌入隐藏信息的图像。
[0119]
针对已嵌入隐藏信息的图像，可以通过数字图传输，或者打印、屏幕展示然后拍照，得到待读取隐藏信息的图像。
[0120]
隐藏信息检测方法
[0121]
基于本发明提供的图像中隐藏信息的嵌入方法，采用如前所述的嵌入方法的逆过程检测隐藏信息，具体地，本发明提供如下的隐藏信息检测方法。
[0122]
图2示出了本发明实施例针对上述嵌入方法嵌入图像中的隐藏信息的检测方法的实现方法，为便于描述，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
[0123]
c11：确定嵌入隐藏信息的目标区域图像的位置；
[0124]
c12：根据嵌入规则在所述嵌入隐藏信息的目标区域图像中确定修改子块和对比子块；分别针对所述修改子块和对比子块进行离散小波变换和离散余弦变换，确定所述修改子块和对比子块的系数矩阵；
[0125]
c13：选取各系数矩阵中的预设频段的系数(比如中频系数，如下以中频系数为例进行说明，仅仅是示例性的)，并计算出修改子块和对比子块的奇异值，并将所述修改子块奇异值和所述对比子块奇异值进行大小对比，确定在所述目标区域图像中嵌入的比特信息，提取出所述目标区域图像中的所有比特信息，得到隐藏信息的置乱比特流；
[0126]
c14：针对所述置乱比特流进行与前述图像中隐藏信息的嵌入方法中置乱相对应的逆置乱，确定隐藏信息的编码比特流；
[0127]
c15：根据隐藏信息的编码比特流确定隐藏信息。
[0128]
可以理解的是，如上是针对区域图像的修改子块和对比子块的奇异值修改后嵌入隐藏信息的图像进行检测；如果嵌入信息的方法时只修改预设频段的系数，也采样如上类似的流程对隐藏信息进行检测，此处不再赘述。
[0129]
其中，本发明实施例从载体图像中检测隐藏信息，首先如隐藏信息的嵌入方法一样需要将载体图像进行正方形分块；信息检测中和确定满足预设要求的目标区域图像，与隐藏信息的嵌入方法中确定满足预设要求的区域图像是一致的，具体请参见上述相关实施例部分的描述，此处不再详细阐述。
[0130]
在本发明的一种实施例中，为了针对图像中嵌入的隐藏信息进行有效检测，首先需要在c11中确定嵌入隐藏信息的目标区域图像的位置，具体还可以包括步骤：
[0131]
c111：通过图像获取设备获取打印的嵌入隐藏信息的图像的待检测图像；
[0132]
在确定嵌入隐藏信息的目标区域图像的位置时，首先确定可以打印已嵌入隐藏信息的图像，进而通过图像获取设备获取打印的嵌入隐藏信息的图像的待检测图像。图像获取设备可以是移动终端的扫描、摄像及拍照设备等，此时获得的图像为电子图像则会因拍照带来几何畸变，在确定为包含隐藏信息的待检测图像后，利用尺度不变特征矫正待检测图像变换并确定嵌入隐藏信息的目标区域图像。
[0133]
c112：对待检测图像中目标区域图像进行目标检测；
[0134]
采用目标检测方法对待检测图像中目标区域图像进行定位和分类，确定目标区域图像所在的大致位置以及其所属类别，采用特征点的匹配方法或者机器学习中目标检测的模型完成对图像的定位和分类。
[0135]
c113：矫正所述待检测图像变换并确定嵌入隐藏信息的目标区域图像。
[0136]
采用尺度不变特征矫正所述待检测图像变换并确定嵌入隐藏信息的目标区域图像。其中，尺度不变特征变换(sift，scale-invariant feature transform)，由于相机拍摄的电子照片(即本发明实施例中的待检测图像)存在一定的几何形变，需要使用图像配准和几何矫正。图像配准就是找到一幅图像像素到另一幅图像像素间的空间映射关系，通过匹配特征点估算投影变换矩阵完成几何矫正。sift特征是图像的局部特征，其对旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性，对视角变化、仿射变换、噪声也保持一定程度的稳定性，信息量丰
富，适用于在海量特征数据库中进行快速、准确的匹配，即使少数的几个物体也可以产生大量的sift特征向量。本发明的具体实施方式通过基于sift特征图像配准方法，采用关键点特征向量的欧式距离作为两幅图像中关键点的相似性判定度量，找到匹配结果最精确的四对特征点，然后计算出投影变换homographies矩阵，最后即可将待检测图像矫正到载体图像坐标系下，进而确定嵌入隐藏信息的目标区域图像。
[0137]
在了解上述隐藏信息的嵌入方法的基础上，能够知道图像上目标区域图像的位置，据此从图像中直接确定嵌入隐藏信息的目标区域图像。
[0138]
在c12中，在确定修改子块和对比子块时，具体还包括步骤：
[0139]
c121：在所述嵌入隐藏信息的目标区域图像的rgb通道中选取嵌入时修改子块的通道图像为修改子块，选取嵌入时对比子块的通道图像为对比子块。
[0140]
具体可以针对嵌入隐藏信息的目标区域图像，从该目标区域图像的rgb通道中选取嵌入时的蓝色通道图像为修改子块，选取嵌入时的绿色通道图像为对比子块，并分别针对修改子块和对比子块进行离散小波变换和离散余弦变换，确定每个修改子块和对比子块的系数矩阵，能够得到每个嵌入隐藏信息的目标区域图像的修改子块和对比子块的系数矩阵
[0141]
在c13中确定在目标区域图像中嵌入的比特信息，具体还包括步骤：
[0142]
c131：根据修改子块的系数矩阵确定修改子块中满足预设要求的k个中频系数的绝对值组成一维数组的奇异值分解后的奇异值，根据所述对比子块的系数矩阵确定对比子块中满足预设要求的k个中频系数的绝对值组成一维数组的奇异值分解后的奇异值；
[0143]
c132：若修改子块的奇异值大于对比子块中的奇异值，确定置乱后的隐藏信息比特信息为1；若修改子块的奇异值小于对比子块中的奇异值，确定置乱后的隐藏信息比特信息为0。在确定每个置乱后的隐藏信息的置乱比特流中的比特值后可以得到置乱比特流。
[0144]
其中，本发明实施例中确定满足预设要求的预设频段系数的过程，与隐藏信息的嵌入方法中确定满足预设要求的中频系数的过程是一致的，具体请参见上述相关实施例部分的描述，此处不再详细阐述。
[0145]
由于在隐藏信息的嵌入方法中，在与区域图像对应的置乱比特流的比特值为0时，将修改子块的中频频段的中频系数取绝对值并转换成一维数组的奇异值调整为大于对比子块的，因为svd分解后的奇异值稳定性，所以在图像检测中也能表达相同的调整后的特性。
[0146]
基于存在这样的大小关系，在与隐藏信息的嵌入方法对应的隐藏信息的检测方法中，可以基于对比子块和修改子块计算得到的奇异值大小关系，确定与该目标区域图像对应的比特值。据此，可以确定编码置乱后的置乱比特流。
[0147]
对置乱后的置乱比特流进行逆置乱后再进行逆转换得到隐藏信息。此处的逆置乱是与隐藏信息的嵌入方法中对编码比特流进行置乱时的置乱算法相对应的逆置乱算法，逆转换是将逆置乱后的编码比特流转换为隐藏信息。逆置乱即可得到隐藏信息的编码比特流，进而通过逆变换根据编码比特流进一步确定隐藏信息。
[0148]
如图3所示，本发明实施例提供的图像中隐藏信息的嵌入方法及隐藏信息的检测方法随之应用于产品防伪溯源过程的防伪溯源方法，具体步骤是：
[0149]
采用如上任一项所述的图像中隐藏信息的嵌入方法将产品识别码隐藏于产品的
产品包装图上或数字图像或数字视频的特定帧中；
[0150]
利用如上所述的隐藏信息的检测方法提取所述产品识别码，根据所述产品识别码获取所述产品的防伪溯源信息。
[0151]
在第一种实施例中，利用本发明实施例的图像中隐藏信息的嵌入方法将产品识别码隐藏于产品包装设计图的数字图像上，再将此数字图像印刷后，为产品的包装，利用本发明实施例的隐藏信息的检测方法提取产品包装上的产品识别码，根据产品识别码，基于防伪溯源系统获取产品的防伪溯源信息。
[0152]
在上述步骤中，首先可以生成产品唯一识别码，产品识别码包括文字、字符串、图像之一或者任意组合。通过实施上述图像中隐藏信息的嵌入方法将设置好的产品唯一识别码隐藏于如产品包装图像中，经由可追踪溯源的物流运输过程至使用者手中，使用者通过包含有相机的终端设备拍摄产品包装图像，利用隐藏信息的检测方法提取出产品唯一的识别码，结合物流追踪防伪溯源系统，获取产品的生产、仓储、分销、物流运输等全方位防伪溯源信息。产品唯一识别码的肉眼不可见性，可有效防止盗版厂商解读、攻破，使得制假者无法进行仿制从而杜绝假冒伪劣现象，确保产品质量安全，具有高可靠性、低成本及易于推广等特点。另外，整个物流追踪防伪溯源系统可以由区块链技术支持，去中心化运行，保证防伪溯源的可靠性。
[0153]
在第二种实施例中，利用本发明的隐藏信息的嵌入方法将产品识别码隐藏于数字图像上，得到带有水印的数字图像，此水印数字图像在传输后，得到传输后的数字图像，利用本发明实施例的隐藏信息的检测方法提取传输后的数字图像中的产品识别码，根据产品识别码，基于防伪溯源系统获取产品的防伪溯源信息。
[0154]
在上述步骤中，首先可以生成产品唯一识别码，产品识别码包括文字、字符串、图像之一或者任意组合。通过实施上述图像中隐藏信息的嵌入方法将设置好的产品唯一识别码隐藏于数字图像中，经过压缩或者截图等非法手段获取并传输至他人，使用者利用隐藏信息的检测方法提取出传输后图像的唯一的识别码，验证图像中的版权信息，在版权被侵犯时保护个人的有效权利。
[0155]
在第三种实施例中，利用本发明实施例的隐藏信息的嵌入方法将产品识别码隐藏于数字视频的特定帧中，得到带有水印的数字视频，此数字视频在传输后，得到传输后的数字视频，利用本发明实施例的隐藏信息的检测方法提取传输后的数字视频中的产品识别码，根据产品识别码，基于防伪溯源系统获取产品的防伪溯源信息。
[0156]
在上述步骤中，首先可以生成产品唯一识别码，产品识别码包括文字、字符串、图像之一或者任意组合。通过实施上述图像中隐藏信息的嵌入方法将设置好的产品唯一识别码隐藏于数字视频中的每一帧或者特定帧，在经过压缩，裁剪或者摄屏等非法获取手段录制或者传播，使用者利用隐藏信息的检测方法提取出传输后数字视频的唯一的识别码，验证数字视频中的版权信息，在版权被侵犯时保护有效权利。
[0157]
如图4-图6所示，为了验证实施例的有效性，在此选用一张图添加水印。
[0158]
如图4所示；在512*512像素的图嵌入了64bit信息，其中采用第六频段，分别嵌入全0和全1的水印信息，分别如图5和图6所示；其中平均峰值信噪比为44.136，分别用打印机打印至a4纸上，再用手机分别拍照多次进行检出，得出的归一化相关系数为0.968。
[0159]
峰值信噪比(psnr，peak signal to noise ratio)作为评价水印图和原图的相似
static random access memory)、动态随机存取存储器(dram，dynamic random access memory)、同步动态随机存取存储器(sdram，synchronous dynamic random access memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram，double data rate synchronous dynamic random access memory)、增强型同步动态随机存取存储器(esdramenhanced synchronous dynamic random access memory)、同步连接动态随机存取存储器(sldram，sync link dynamic random access memory)、直接内存总线随机存取存储器(drram，direct rambus random access memory)。本发明实施例描述的存储介质旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
[0173]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0174]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0175]
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
[0176]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0177]
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0178]
本技术所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
[0179]
本技术所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
[0180]
本技术所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
[0181]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定
本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。