[發(fā)明專利]基于差值圖像直方圖循環(huán)平移的無損數(shù)據(jù)隱藏方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310079170.9
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103123720A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志剛;鄧小鴻;翦鵬;梁滌青
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種基于差值圖像直方圖循環(huán)平移的無損數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，包括以下步驟：

加密步驟：在發(fā)送端，將原圖像分塊為多個子圖像塊，利用子圖像塊差值直方圖進行循環(huán)平移操作實現(xiàn)隱秘數(shù)據(jù)的逐級嵌入，形成隱秘圖像C′并發(fā)送給接收端；

密鑰發(fā)送步驟：圖像分塊大小、嵌入數(shù)據(jù)長度和嵌入級別L作為密鑰分發(fā)給接收端；

數(shù)據(jù)恢復(fù)步驟：接收端通過嵌入過程的逆方法從隱秘圖像C′中逐級提取出隱秘數(shù)據(jù)，并恢復(fù)塊差值和原始圖像數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了基于圖像載體的隱秘數(shù)據(jù)傳輸和無損恢復(fù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于差值圖像直方圖循環(huán)平移的無損數(shù)據(jù)隱藏方法，其特征在于，在所述的加密步驟包括：

步驟1：讀取原始載體圖像C＝{C(i，j)|1≤i≤M，1≤j≤N}，M，N為載體圖像的維數(shù)，即載體圖像的長和寬；

步驟2：將原始載體圖像C分塊，塊尺寸為A*B，塊掃描順序為Zig-zag方式，分塊后圖像塊集合表示為C_B＝{C_b(i，j)|1≤i≤A，1≤j≤B，1≤b≤floor(M/A)*floor(N/B)}，這里floor(*)為向下取整函數(shù)；

步驟3、如果原始載體圖像不能全部劃分在圖像塊中，條件表示為if?mod(M，A)or?mod(N，B)≠0，這里mod(*)為取余函數(shù)，則得到剩余部分的圖像塊的集合C_NB＝C-C_B，否則C_NB置為空，并且后續(xù)執(zhí)行過程跳過步驟12；

步驟4：對C_B塊中的元素計算圖像塊差值，即塊中相鄰的元素像素值差的絕對值：

D_b(i，j)＝abs(C_b(i，j)-C_b(i，j+1))；公式1

步驟5：讀取指定嵌入閾值L，L為正整數(shù)；

步驟6：形成圖像塊差值直方圖，并在每塊子圖像的差值直方圖中形成間隙，按照下式計算；D_b′(i，j)為調(diào)整后得到的新的差值；

公式2

步驟7：讀取待傳輸?shù)碾[秘數(shù)據(jù)WM＝{wm_k|1≤k≤WM_Length}，wm_k∈{0，1}，WM_Length為隱秘數(shù)據(jù)長度；

步驟8：在每塊差值直方圖中嵌入數(shù)據(jù)，按照下式計算：

公式3；

D_b″(i，j)代表嵌入隱秘數(shù)據(jù)后的差值，wm代表隱秘數(shù)據(jù)的1bit，em_count記錄差值直方圖中可嵌入的隱秘數(shù)據(jù)位數(shù)，其初值為0，該公式表明如果滿足差值等于P，根據(jù)要隱藏的信息是1或是0，差值相應(yīng)會增加P+1或者P，并且可嵌入的隱秘數(shù)據(jù)位數(shù)增1，即em_count++；P初值為L，向下遞減直到為0，利用上式逐級嵌入；

步驟9：產(chǎn)生每個圖像塊對應(yīng)的隱秘圖像塊，首先按照公式4和5生成每個圖像塊中每行的前兩個像素，然后按照公式6得到其他像素：

公式4；

公式5；

這里1≤i≤A，1≤b≤floor(M*N/A*B)

Sb(i,j)=Sb(i,j-1)+Db′′(i,j-1)ifCb(i,j-1)≤Cb(i,j)Sb(i,j-1)-Db′′(i,j-1)otherwise]]>公式6；

其中，1≤i≤A，3≤j≤B，1≤b≤floor(M/A)*floor(N/B)；

步驟10、防止溢出處理，在公式4-6執(zhí)行的過程中會產(chǎn)生溢出現(xiàn)象，公式7和8分別給出了上溢和下溢發(fā)生條件，其中Eq(4)代表公式4；

overflow=Cb(i,2)+Db′′(i,1)>255in Eq(4)Cb(i,1)+Db′′(i,1)>255in Eq(5)Sb(i,j-1)+Db′′(i,j-1)>255in Eq(6)]]>公式7；

underflow＝S_b(i，j-1)-D_b″(i，j-1)＜0?in?Eq(6)公式8；

在發(fā)生溢出現(xiàn)象后，將公式4-6分別用公式9-11替換：

Sb(i,1)=Cb(i,1)ifCb(i,1)≤Cb(i,2)C*floor(Cb(i,2)/C)+mod(Cb(i,2)+Db′′(i,1),C)otherwise]]>公式9；

Sb(i,2)=C*floor(Cb(i,1)/C)+mod(Cb(i,1)+Db′′(i,1),C)if cb(i,1)≤Cb(i,2)Cb(i,2)otherwise]]>公式10；

Sb(i,j)=C*floor(Sb(i,j-1)/C)+mod(Sb(i,j-1)+Db′′(i,j-1),C)if Cb(i,j-1)≤Cb(i,j)C*floor(-Sb(i,j-1)/C)+mod(Sb(i,j-1)-Db′′(i,j-1),C)otherwise]]>公式11；

其中C取為具體載體圖像的最大差值D_max+L；

步驟11：合并所有的隱秘圖像塊S_b(i，j)形成隱秘圖像C_B′＝{S_b(i，j)|1≤i≤A，1≤j≤B，1≤b≤floor(M/A)*floor(N/B)}；

步驟12：對C_NB中的像素值，依次提取所有C_NB中像素的最低有效位CNB_{_LSB}，采用無損壓縮方法，產(chǎn)生嵌入空間，其長度為LS，將LS?bit隱秘信息和CNB_{_LSB}采用最低有效位LSB替換算法嵌入到C_NB中，形成隱秘圖像C_NB′；

步驟13、組合C_B′和C_NB′形成整幅隱秘圖像C′＝C_B′∪C_NB′。