[發明專利]基于AMBTC壓縮編碼的再壓縮及信息隱藏方法

有效

• 申請號: 202010554770.6
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111741301B
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 王旭;張真誠;林家禎;李黎
• 申請（專利權）人: 紹興聚量數據技術有限公司
• 主分類號: H04N19/119
• 分類號: H04N19/119;H04N19/122;H04N19/126;H04N19/467;H04N19/65
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明提出了一種基于AMBTC壓縮編碼的再壓縮及信息隱藏方法。首先，經過AMBTC壓縮算法后，用平均值及絕對中心距代替原有的高、低量化值，從而提高預測的準確性。其次，利用預測值與原始值所產生預測誤差，并將預測誤差進行分塊，再根據每個塊預測誤差所處的范圍將預測誤差塊分為不同的類型，用哈夫曼編碼產生的不同長度的指示位對其進行標記，再用不同的映射方法對預測誤差進行編碼，從而用較少的比特數來表示預測誤差，達到再壓縮的效果。最后，在與原始AMBTC壓縮編碼大小相同的存儲空間下，提供了更多的冗余作為秘密信息的嵌入空間。本發明不僅繼承了AMBTC計算復雜度低和易于實現的優點，而且在嵌入容量方面遠遠優于其他現有方法，具有更好的實用性。

技術領域

本發明屬于壓縮圖像的可逆信息隱藏領域，通過對壓縮編碼進行再壓縮技術，創造大量的額外信息隱藏空間。具體涉及一種基于AMBTC壓縮編碼的再壓縮及信息隱藏算法，該方法能對AMBTC圖像的壓縮編碼進行再壓縮，從而增加壓縮編碼的壓縮率，在保證相同文件大小的前提下增加額外信息的純嵌入率，大幅度提高了隱藏容量。

背景技術

隨著信息技術及互聯網絡的迅速發展，大量的信息在公共網絡中傳輸。其中，數字圖像由于其含有豐富的信息，在現如今的社交網絡中被廣泛使用與傳播。然而，數字圖像在傳輸的過程中往往很容易受到攻擊者的攔截和篡改。因此，圖像的信息安全問題受到了越來越廣泛的關注。因此，一系列數字圖像的保護技術被提出，例如數字簽章，水印認證及信息隱藏。其中，可逆信息隱藏技術充分利用了數字圖像的冗余空間，通過對數字圖像進行微小的改動從而在其中嵌入大量的秘密信息，嵌入信息后的圖像保持了與原始圖像的高度相似性，被嵌入的秘密信息可以包括水印，時間戳，密碼等各種信息，從而達到隱秘的信息傳遞方式，并可在接收端可實現嵌入信息的無損提取和原始圖像的完全恢復。

信息隱藏的算法主要分為三類：空間域算法，頻域算法和壓縮域算法。空間域算法主要通過直接改變像素值來進行秘密信息的嵌入。而頻率域的算法則是需要先將圖像進行頻率域的變換，例如離散余弦變換(DCT)，離散小波變換(DWT)等，再把秘密信息嵌入到相應的頻率系數中，具有更強的魯棒性。近些年來，隨著壓縮圖像的廣泛應用，基于壓縮圖像的可逆信息隱藏技術也受到了越來越多的關注。其中，塊截斷編碼(BTC)是由Delp和Mitchell提出的一種圖像壓縮算法。之后，其改進算法：絕對矩塊截斷編碼(AMBTC)被Lema和Mitchell提出。該方法是基于圖像塊的壓縮，通過AMBTC壓縮后的圖像塊，只包含高、低兩個量化值和一個位圖，位圖中用0標識當前像素屬于低量化值，而用1標識當前像素屬于高量化值。由于計算復雜度的簡易性和壓縮率的優越性，基于AMBTC壓縮算法的可逆信息隱藏技術越來越多地被提出。其中一個分支便是對AMBTC壓縮編碼的再壓縮算法，從而在相同的文件大小下創造更多信息隱藏空間。2013年，Sun等人提出了一種對AMBTC壓縮編碼的再壓縮算法，在該方法中，所有圖像塊的高、低量化值各自形成一個獨立的矩陣，再由相鄰四個量化值預測的方法(JNC)對當前量化值進行預測，之后，將預測值歸類到四個區間內并用不同長度的指示位做標記。由于相鄰圖像塊的相似性使得預測的結果與原量化值相差不大，因此預測值的分布會呈現出類似于拉普拉斯分布，因此該方法會用較短的指示位來標記出現次數較多的預測值，從而對這部分量化值進行再壓縮。此后，再Sun等人的思路之上，Hong等人提出了兩種改善算法來對壓縮率進行進一步的提高。然而這三種算法都沒有充分利用AMBTC壓縮算法的相關性質，因此壓縮率并沒有達到極限。

發明內容

在綜合研究AMBTC壓縮編碼的相關性質后，本文提出一種通過對AMBTC壓縮編碼的再壓縮及信息隱藏算法，使得AMBTC壓縮編碼可以用更小的編碼來表示，進而提供更多的空間來藏入秘密信息。