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基于区域性像素等值的图像隐写算法 　　摘 要：根据图像区域内像素等值的现象，提出一种基于“连连看”的图像隐写算法。将图像中相等的像素灰度值看作游戏中的相同图案，通过定义相等像素值的位置关系，确定标志像素的最低有效位并嵌入信息，从而可以很好地将游戏规则应用于图像信息隐藏之中。利用游戏规则，将图像作为秘密信息的包装容器，从而达到隐藏秘密信息的功能。实验结果较为理想，并且在与数独算法作比较时，发现该算法在隐写性能上的优势。最后通过对算法实验结论的可行性分析，总结了该隐写算法的优点并提出了今后的研究方向。　　关键词：隐写；像素等值；连连看；0、1像素组；最低有效位　　DOIDOI：/　　中图分类号：TP312　　文献标识码：A 文章编号文章编号：1672--0059-04　　0 引言　　隐写术是一项热门的秘密通信技术，它是将秘密信息嵌入在数字媒介中，并在公共信息通道中传输的一项通信技术，并逐渐成为信息安全研究的焦点之一。互联网的繁荣也为隐写术的发展提供了可能，多媒体如音频、视频和图像等都可以作为秘密信息传输的媒介。在不损坏载体媒介质量的前提下，将秘密信息嵌入到传输媒介中，在第三方察觉不到秘密信息存在的情况下，使秘密信息在公共环境下得以安全传输。其中，图像因其简单易懂、可操作性强的特点成为众多隐写媒介中应用最多的传输载体。数字水印技术即是一种应用于图像等数字媒体的特殊隐写技术[1]。而LSB作为一种应用普遍的传统隐写算法，因其隐藏数据量大，且算法简单、容易操作而被广泛使用，受到了很多学者重视。LSB嵌入算法作为一种信息包装技术，是空域法中的常见算法，即将图像像素灰度值的最低有效位作为包装的载体嵌入秘密信息，总体上分为LSB替换和LSB匹配两种算法。作为一种经典的数据隐藏算法，近年来，在LSB算法基础上出现了很多改进算法。Jarno Mielikainen[2]在LSB替换基础上提出并完善了LSB匹配算法；李恒武等[3]提出了一种将秘密信息进行编码并嵌入图片像素值的最低有效位中的算法；张春玉等[4]将LSB替换和LSB匹配的思想相结合，利用混沌序列对含密图像进行置乱处理，有效克服了含密图像统计不对称性、直方图异常等现象；Agham等[5]将LSB算法应用到RGB图像隐写领域中，提高了嵌入质量；Jois 等[6]对近年来的LSB隐写算法进行了实验对比，并总结了LSB算法的优缺点和以后的发展方向；廖鑫[7]提出了一种基于四像素差值的数字图像隐写算法，具有较高的隐写容量和较低的嵌入失真度。而本文则是一种利用相关区域内若干像素等值特征来实现的改进LSB算法。　　近年来，游戏在隐秘通信领域的应用引起了一些学者关注，他们利用游戏规则实现包装算法来隐藏信息，从而达到秘密通信的作用。Zhan He等[8]提出一种基于“俄罗斯方块”游戏的信息隐藏算法，将游戏中的7种不同板块抽象为数字0～6，采用了基于七进制而非广泛应用的二进制编码秘密信息；温涛等[9]在此基础上进一步改?M“俄罗斯方块”在信息隐藏中的应用，他们根据板块的变化数量将其分类，然后通过板块的移动、旋转等方式，在板块的落下过程中携带信息；Lee等[10]提出在《迷宫》游戏中的隐藏方法，利用迷宫的产生算法将秘密信息隐藏在迷宫的路径之中。但是这些方法并没有将算法很好地应用到图像隐写之中，或者隐写算法过于复杂，或对载体图像要求苛刻，不利于图像的秘密传输。Chin Chen等[11]采用数独作为密钥进行图像隐写处理，但密钥数独在公共空间的传输同时也加剧了传输的冗杂性和不安全性；Nguyen等[12]同样是将数独应用到图像隐写当中，并在文献[11]的基础上改进了数独算法。文献[13]、[14]提出的矩阵隐写算法大大提高了隐写嵌入效率，本文也是受矩阵提示，将3×3的像素组看作一个矩阵单元进行信息嵌入处理。　　本文提出基于“连连看”游戏规则的改进LSB算法，受到相同图案可以通过连线消除的启发，其包装也即嵌入秘密信息的过程为：将图像中相同像素看作游戏中的相同图案，通过特定连线将其找出，并将这些不同连线看作各自对应的嵌入信息，从而可以很好地利用游戏规则设计包装算法，并将秘密信息嵌入到载体图像中。此算法在小嵌入率上得到了很好的应用，数字图像的隐藏效果较好，肉眼识别不出变化，达到了隐藏信息的预期目标。　　1 游戏规则介绍　　“连连看”是一款休闲益智类游戏，它由几种图案随机排列组成，每种图案都有若干偶数个，只要将相同的两张图案用特定直线连在一起即可消除，按这些规则操作直至全部图案消除为止。扩展此规则，如图1所示，如果n张相同图案可以用直线连接起来，则可大大提高图案的消除效率。根据该思想，如果将图像中相等灰度值的像素看作相同图案，并利用相似的游戏规则，则可以得出一种新的隐写算法。　　2 算法原理