[發明專利]基于信息隱藏的圖像保護方法

有效

• 申請號: 201710726498.3
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107563948B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張顯全;俞春強;王博;唐振軍;鄭桂平
• 申請（專利權）人: 廣西賽聯信息科技股份有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 楊雪梅

1.一種基于信息隱藏的圖像保護方法，其特征在于，具體步驟如下：

(1)設圖像F的大小為H×W，f(i,j)為圖像中(i,j)位置的像素值，其中1≤i≤H，1≤j≤W；

定義1：設f(i,j)和f(i₁,j₁)為圖像中兩個像素，i和i₁為行下標，j和j₁為列下標，其中1≤i≤H，1≤j≤W，1≤i₁≤H，1≤j₁≤W，若則稱F(i,j,n)為圖像中大小為n×n的一個塊；

對于F(i_k,j_k,n)和F(i_t,j_t,n)，k≠t，若：

則F(i_k,j_k,n)和F(i_t,j_t,n)是兩個相交的塊；

定義2：在一個塊的集合中，若其中一個塊與其他塊均不相交，則稱該塊為獨立塊；

定義3：在一個塊的集合中，任一個塊至少與該集合中的另一塊相交，則稱該集合為相交塊集合；

用V(F(i_k,j_k,n),F(i_t,j_t,n))表示F(i_k,j_k,n)和F(i_t,j_t,n)兩個塊的相交點數，若F(i_k,j_k,n)和F(i_t,j_t,n)不相交，則V(F(i_k,j_k,n),F(i_t,j_t,n))＝0；

(2)計算圖像紋理區域保護信息

計算圖像邊緣，將圖像分成大小為8×8的獨立塊，計算每一圖像塊的權重，根據權重大小確定紋理塊；

設F(i,j,8)的均值和方差分別記為e_i,j和σ_i,j，在F(i,j,8)中的邊緣點個數為p_i,j，令：

則稱w_i,j為F(i,j,8)的權重；

若w_i,jε，則F(i,j,8)為紋理塊，其中ε為紋理塊權重閾值；

對紋理塊按權重進行排序，在紋理塊中依次選取Q個權重值大的塊為保護塊，若Q大于所有的權重塊數，則選取所有的權重塊，對這些塊中的信息通過信息隱藏實現保護，并對已選的紋理塊進行標記，標記的像素不再參與平滑塊計算；

(3)計算圖像平滑區域保護信息

設F(i,j,n)中像素的最大值和最小值分別為Maxf和Minf，若Maxf-MinfT，則稱該塊為平滑塊，其中T為閾值；由于平滑塊像素之間的差值小，以平滑塊平均值e來代表整個平滑塊像素值；將塊左上角的行列坐標，平均值以及塊大小作為平滑塊的保護數據，記為(i,j,e,n)，將i，j分別轉化成和位二進制數據，將i，j，e，n的二進制數據依次連接構成一個平滑塊的二進制保護數據；

設F(i,j,n)中平滑塊二進制保護數據大小為l₁位，則：

將平滑塊集合分為獨立塊與相交塊集兩類，由于平滑區域是由一些不相交塊組成集合，因此必須計算相交塊中的最大獨立塊數及獨立塊集合；

設a個獨立塊集合為A＝{F(i₁,j₁,n),F(i₂,j₂,n),...,F_s(i_t,j_t,n)}，g個不同的相交塊集合為B₁,B₂,…B_g，A中的平滑塊已經是獨立塊，無需計算，只需在每個相交塊集合中計算出最大的獨立塊集合，得到大小為n的所有獨立平滑塊集合；

設相交塊集合B＝{F(i₁,j₁,n),F(i₂,j₂,n),...,F(i_M,j_M,n)}，其中M為B中平滑塊的個數；計算B中最大的獨立塊數為：

約束條件為V(F(i_l,j_l,n),F(i_t,j_t,n))＝0

x_k∈{0,1},x_l＝x_t＝1；l,k,t∈{1,2,...,M_s}且l≠t

x_k＝0表示不選取F(i_k,j_k,n)作為獨立塊，x_k＝1表示選取F(i_k,j_k,n)為獨立塊；用回溯法求出B中最大的獨立塊數和獨立塊集合B_s；

用回溯法計算B₁,B₂,…B_g中的獨立塊集合B_s，設B_s中最大獨立塊集合為1≤s≤g，圖像中的所有獨立平滑塊集合為B_a，則：

B_a＝A∪B′₁B'₂,...,B'_g

采用從大到小的方式計算平滑塊，首先計算塊的大小為n₁時的獨立平滑塊，其中n₁為最大塊的寬度，對得到的獨立平滑塊進行標記，然后在未標記的圖像區域中，每次塊的大小減2，計算獨立的平滑塊，直到塊的大小為8時結束，這樣可得到所有的平滑塊；

設圖像獨立平滑塊數為Q₁，c₁為平滑區域的隱藏容量，則：

c₁＝l₁×Q₁

根據公式確定圖像平滑區域保護數據的容量c₁；

(4)基于信息隱藏的圖像保護

應用多備份信息隱藏方法對保護數據進行隱藏，將圖像平滑區域的保護數據、重要紋理區域保護數據兩個部分作為圖像保護數據進行隱藏；

由于每個平滑塊保護數據由塊左上角坐標、均值及塊大小組成，數據量小，而紋理塊需要隱藏每個像素高h_t位，每個塊所需的隱藏容量為l₂＝64h_t，數據量大；

根據圖像隱藏容量及平滑塊數據量確定可隱藏紋理塊數，選擇重要紋理塊進行隱藏，實現對圖像的保護；

如果圖像被剪切或噪聲攻擊，對被破壞圖像進行恢復，實現對圖像的保護。