[發明專利]一種基于多通道差值排序的圖像可逆信息隱藏方法

在審

• 申請號: 202011024511.9
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112132734A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張敏情;孔詠駿;黃思遠;柯彥
• 申請（專利權）人: 中國人民武裝警察部隊工程大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明涉及圖像信息隱藏技術，具體公開了一種基于多通道差值排序的圖像可逆信息隱藏方法，包括以下步驟：對彩色圖像的像素信息進行差分操作得到趨勢差值序列；對趨勢差值序列進行排序操作，然后再對趨勢差值的排序最小值進行差分操作得到復雜度；引入復雜度閾值，選擇復雜度小于復雜度閾值的像素位置作為具有嵌入條件的像素位置；對于具有嵌入條件的像素位置，自適應修改多通道差值排序序列中最值對應通道的相應像素信息，采取對基于多通道排序差值的最值預測誤差對進行對偶式擴展完成信息可逆嵌入。利用彩色圖像通道間像素的相關性，對通道間的趨勢差值冗余程度進行排序后自適應選擇通道進行可逆嵌入，相同嵌入容量下整體圖像質量顯著提升。

技術領域

本發明涉及彩色圖像信息隱藏技術，具體公開了一種基于多通道差值排序的圖像可逆信息隱藏方法。

背景技術

可逆信息隱藏(Reversible Data Hiding，RDH)，不僅可以通過將秘密信息嵌入于宿主載體(如音頻、圖像、視頻等)在公開信道實現隱蔽傳遞，同時在秘密信息提取之后還能保證原始載體的無損恢復。基于該特性，RDH的研究對于某些內容敏感的特定領域(如云空間檢索管理、軍事作戰、氣象遙感等)的發展具有重要的推動作用。

現有的RDH方法中，基于預測誤差擴展(Prediction Error Expansion,PEE)的方法因充分利用相鄰像素間的相關冗余從而實現信息的高效嵌入得到學者的廣泛研究。PEE-RDH思想由Thodi和Rodriguez首次提出，該方法首先利用預測誤差構建直方圖，然后通過對預測直方圖的進行擴展修改實現秘密信息的嵌入數據。在對PEE-RDH優化研究過程中，Li等人提出一種基于像素值排序(Pixel Value Ordering,PVO)的高精度誤差預測方法。PVO方法利用對像素塊排序后的次大/次小值對最大/最小值進行預測擴展實現秘密信息嵌入。該方法通過秘密信息嵌入前后塊內像素序列的不變性來保證信息提取后對宿主圖像的無損恢復。在低嵌入容量條件下，PVO-RDH較基于其他預測方法的PEE-RDH具有更好的嵌入性能，因此得到了關注。從多角度對PVO進行優化的方法被提出，Peng等人在嵌入過程中結合排序位置的順序實現直方柱雙向擴展，進一步實現可逆信息隱藏算法的性能優化。Ou等人引入對偶預測擴展嵌入(Pairwise Prediction-error expansion,PPE)的概念，構建PVO二維直方圖進行可逆嵌入。He等人在對偶可逆嵌入基礎上提出映射優化方法，使嵌入性能進一步提升。

現有PVO-RDH的研究對象始終為單一通道的灰度圖像，然而現實生活中彩色圖像的應用更為廣泛。盡管彩色圖像可以通過在分離的各個通道直接應用灰度算法實現RDH操作，但是從灰度圖像到彩色圖像的簡單移植無法最大程度利用圖像信息的內部冗余，導致嵌入性能受到制約。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于多通道差值排序的圖像可逆信息隱藏方法，解決現有技術中無法充分利用彩色圖像特性從而制約嵌入性能的問題。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種基于多通道差值排序的圖像可逆信息隱藏方法，包括以下步驟：

步驟一、對彩色圖像的鄰近位置各個顏色通道內的像素信息進行差分操作得到趨勢差值序列；

步驟二、對趨勢差值序列進行排序操作，然后再對趨勢差值的排序最小值進行差分操作得到復雜度；

步驟三、引入復雜度閾值，遍歷圖像所有像素位置進行預處理比較，選擇復雜度小于復雜度閾值的像素位置作為具有嵌入條件的像素位置；

步驟四、對于具有嵌入條件的像素位置，自適應修改多通道差值排序序列中最值對應通道的相應像素信息，采取對基于多通道排序差值的最值預測誤差對進行對偶式擴展完成信息可逆嵌入。

進一步，步驟一得到的趨勢差值序列為D_i,j,D_i+1,j，計算公式為：