[發明專利]一種以JPEG2000壓縮圖像為載體的大容量信息隱藏方法

無效

• 申請號: 200810053590.9
• 申請日: 2008-06-20
• 公開（公告）號: CN101304522A
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 張良
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: H04N7/24
• 分類號: H04N7/24;G06T9/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 侯力

1、一種以JPEG2000壓縮圖像為載體的適用于隱蔽通信的大容量信息隱藏方法，其特征在于：信息隱藏的操作步驟如下：

第一、按照JPEG2000標準中規定的方法，對原始圖像進行多層小波分解、小波系數量化、位平面編碼，以及率失真優化截斷；根據碼流截斷位置得出各個編碼塊中小波系數能夠嵌入信息的最低位平面；

第二、初步選取大于閾值16的小波系數作為嵌入點，根據冗余估算的結果對嵌入點和嵌入強度進行調整，去除不適于嵌入信息的嵌入點，并得出各個嵌入點上最多能夠嵌入的信息比特數；

第三、從能夠嵌入的最低位平面開始，按照位平面從低到高的順序將同步信息和隱藏信息嵌入到量化后的小波系數中；

第四、完成信息嵌入后，再次進行位平面編碼；

第五、按照第一步中的率失真優化截斷結果組織最終的碼流。

2、根據權利要求1所述的方法，其特征在于，隱藏信息的嵌入點和最多能夠嵌入的信息比特數通過如下冗余估算方法進行計算：

第一步、利用自對比掩蔽效應對小波系數進行處理，

y_i＝sign(x_i)|x_i·Δ_i|^α(1)

其中x_i是均勻量化后的小波系數并且最高位以下清零后的值，Δ_i是當前小波系數的量化步長，0＜α＜1，最高位以下清零是為了讓嵌入端和提取端獲得同樣的計算結果，從而保證算法可逆，y_i是利用自對比掩蔽效應處理后的小波系數值；

第二步、利用鄰域掩蔽效應處理小波系數，

zi=yi1+(aΣk∈neighborhood|x‾k|β)/|φi|---(2)]]>

鄰域小波系數指的是以當前系數為中心的N*N范圍內的小波系數，|φ_i|表示鄰域小波系數的個數；參數β∈[0，1]是掩蔽效應的強度控制因子，β與|φ_i|一起控制著依據鄰域掩蔽效應調整嵌入強度的力度；常數α＝(1000/2^l)^β是規范化因子，l∈{0，1，2，3，4}表示小波系數所在的分辨率水平；是均勻量化以后的鄰域小波系數，β取較小的值能夠有效的抑制鄰域中的少數幅度值很大的小波系數的影響，從而能夠區分圖像中的尖銳邊緣區和紋理區；z_i是利用鄰域掩蔽效應處理后的小波系數值；為保證嵌入端和提取端獲得同樣的計算結果，鄰域小波系數的最高位以下也要清零，并且只取幅度值不小于閾值16的鄰域小波系數參與計算；

第三步、人眼對中等亮度區域的噪聲最為敏感，敏感程度隨著亮度值的升高或降低而減弱，因此增加一個由亮度敏感性所決定的加權系數，以l∈{0，1，2，3}表示小波分解后的分辨率水平，l＝0表示最高的分辨率水平；以θ∈{0，1，2，3}表示子帶方向，依次為LL、LH、HL、HH，其中LL表示水平和垂直方向都為高頻，LH表示水平方向低頻、垂直方向高頻，HL表示水平方向高頻、垂直方向低頻，HH表示水平和垂直方向同為高頻；I_l^θ(i，j)表示分辨率水平l下的、方向為θ的子帶中第i行第j列的位置上的小波系數，則第l分辨率水平下的任意方向子帶中，座標為(i，j)的小波系數的亮度敏感性加權系數Λ(l，i，j)如下計算：

Λ(l,i,j)=2-L(l,i,j),ifL(l,i,j)<1L(l,i,j),otherwise---(3)]]>

其中中間值L(l，i，j)如下計算：

k為小波分解的級數，l＝k為最低的分辨率水平，其中符號表示不大于x的最大整數，是最低分辨率水平的LL子帶中的一個小波系數，它與第l分辨率水平下的任意方向子帶中座標為(i，j)的小波系數對應著相同的圖像區域，因為小波分解之前對像素值做了幅度為128的直流電平移位，像素值的動態范圍為(-128，127)，所以上式中除以128進行歸一化，

最后得到：

zi′=ziΛ(l,i,j)---(5)]]>

z_i′是根據亮度敏感性處理后的小波系數值；小波系數上的量化冗余則由下式估算：

r_i＝x_i/z_i′(6)

比值ri實際上反映了使用JPEG2000基本壓縮編碼系統的均勻量化方法時，當前小波系數上存在的量化冗余的大小，在二進制情況下，每兩倍就表示有一個比特的冗余，從而就能夠多嵌入一個比特的隱藏信息；為了控制信息嵌入對圖像質量的影響，規定只有當r_i不小于2時才能嵌入隱藏信息；依據冗余估算結果調整嵌入點和嵌入強度時，首先排除r_i小于2的嵌入點，然后按照以下規則確定各個嵌入點處能夠嵌入的隱藏信息比特數：若2ⁿ≤r_i＜2ⁿ⁺¹，則該嵌入點能夠嵌入n比特隱藏信息。