[發明專利]一種基于預測誤差的可逆數據隱藏方法及系統

有效

• 申請號: 202011154309.8
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112333348B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 李帥;李宏圖;胡亮;孫成宇;遲令;李拓航
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 王月松

1.一種基于預測誤差的可逆數據隱藏方法，其特征在于，所述方法包括：

對圖像進行分區，得到陰影部分和空白部分；

對所述陰影部分進行第一層嵌入處理；

所述對所述陰影部分進行第一層嵌入處理，具體包括：

以所述陰影部分的周邊像素對中心像素進行預測，得到第一層加密預測值；所述陰影部分像素的第一行、第一列、最后一行以及最后一列都不進行預測；

具體采用以下公式：

其中，公式(1)表示通過周邊像素對中心像素進行預測，其中，i,j分別表示當前像素所在位置的行和列，{a1,a2,…,an}在第一層嵌入中均為原始像素值，為一維的預測值序列，預測值為整數；

計算當前像素的原始像素值與所述第一層加密預測值的差值，得到第一預測誤差值序列(e1,…,en)，具體采用以下公式：

其中，Xi表示當前像素的原始像素值，表示第一層加密預測值；

計算所述第一預測誤差值序列中每一個值的頻率，生成第一預測誤差直方圖；

獲取附加信息；所述附加信息包括：秘密信息長度和壓縮的位置圖大小；

將所述附加信息嵌入到原始圖像像素的第一行；

將秘密信息b∈{0,1}嵌入到預先設定的預測誤差值范圍內，得到經過拓展和偏移的預測誤差值；

具體采用以下公式：

其中，b表示秘密信息，ei表示預測誤差，T表示被嵌入的預測誤差的范圍，e′i表示經過拓展和偏移的預測誤差；

基于拓展和偏移后的預測誤差值確定第一層加密圖像；

具體采用以下公式：

其中X′_i表示第一層加密圖像的像素值，表示陰影部分像素預測值，e′i表示經過拓展和偏移的預測誤差；

對所述空白部分進行多層嵌入處理；

所述對所述空白部分進行多層嵌入處理，具體包括：

通過第一層加密后的像素以鄰居像素為中心對空白部分像素進行預測，得到第二層加密預測值；

計算當前像素的原始像素值與所述第二層加密預測值的差值，得到第二預測誤差值序列；

計算所述第二預測誤差值序列中每一個值的頻率，生成第二預測誤差直方圖；

根據所述第二預測誤差直方圖進行數據的嵌入和平移，得到最終的加密圖像；

提取所述多層嵌入處理后的空白部分的最外層信息；

提取所述第一層嵌入處理后的陰影部分的信息。

2.根據權利要求1所述的基于預測誤差的可逆數據隱藏方法，其特征在于，所述對圖像進行分區具體包括：

對所述圖像由左至右由上至下進行掃描，得到圖像的原始像素序列{c₁,c₂,…,c_n}；

將所述原始像素序列進行分區，得到空白部分{a₁,a₂,…,a_n}和陰影部分{x₁,x₂,…,x_n}。

3.根據權利要求1所述的基于預測誤差的可逆數據隱藏方法，其特征在于，將所述附加信息嵌入到原始圖像像素的第一行具體包括：

調整陰影部分的邊界像素值；所述邊界像素值為[0，255]；

將進行修改的像素對應的位置圖標記修改為1，其余未修改的像素值的位置映射圖標記為0，得到由0和1組成的位置圖矩陣；

將所述位置圖矩陣進行壓縮得到壓縮的位置圖；

將所述壓縮的位置圖嵌入到原始圖像像素的第一行。

4.根據權利要求1所述的基于預測誤差的可逆數據隱藏方法，其特征在于，提取所述多層嵌入處理后的空白部分的最外層信息具體包括：

提取第一行嵌入的附加信息；

獲取加密圖像的像素第二層加密預測值；

基于所述第二層加密預測值得到第二預測誤差值序列，并生成第二預測誤差直方圖；

根據所述第二預測誤差值序列提取秘密信息；

恢復最外層加密圖像的像素值。