[發(fā)明專(zhuān)利]基于像素值排序預(yù)測(cè)與菱形預(yù)測(cè)的可逆信息隱藏方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110292876.8
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113099067B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘志斌;樊郭君;周詮;高昕毅;張瀟然
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04N1/32
• 分類(lèi)號(hào): H04N1/32;G06F21/16
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種基于像素值排序預(yù)測(cè)與菱形預(yù)測(cè)的可逆信息隱藏方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對(duì)預(yù)選取的載體圖像除第一行以外的部分進(jìn)行防溢出操作，獲得處理后的載體圖像；基于預(yù)選取的載體圖像獲取用于載體圖像恢復(fù)的位置圖信息；

步驟2，將處理后的載體圖像除第一行以外的部分進(jìn)行不重疊的分塊，獲得多個(gè)像素塊；設(shè)定像素的復(fù)雜度閾值；

步驟3，依次將每個(gè)像素塊中的像素排序，得到每個(gè)像素塊的待預(yù)測(cè)像素；

步驟4，計(jì)算待預(yù)測(cè)像素的復(fù)雜度，根據(jù)復(fù)雜度與所述復(fù)雜度閾值的關(guān)系，指導(dǎo)每個(gè)待預(yù)測(cè)像素是否計(jì)算用于嵌入信息的預(yù)測(cè)誤差；對(duì)于需要計(jì)算用于嵌入信息的預(yù)測(cè)誤差的待預(yù)測(cè)像素，基于像素值排序預(yù)測(cè)與菱形預(yù)測(cè)計(jì)算獲得預(yù)測(cè)誤差；根據(jù)計(jì)算獲得的預(yù)測(cè)誤差將待傳遞信息嵌入處理后的載體圖像；

步驟5，將恢復(fù)載體圖像和提取信息所需的輔助信息嵌入處理后的載體圖像的第一行像素中；所述輔助信息包括所述位置圖信息；

其中，步驟1具體包括以下步驟：

按光柵掃描的順序掃描預(yù)選取的載體圖像第一行以外的每一個(gè)像素，設(shè)定k初始值為1，對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行如下操作：

式中，p_x,y表示坐標(biāo)為(x,y)的像素值，x∈[2,H],y∈[1,W]，H和W分別表示載體圖像的高和寬；LM是位置圖，其為用于記錄像素值調(diào)整的一維向量；

將LM進(jìn)行算術(shù)壓縮以減少所需的存儲(chǔ)量，得到壓縮后的位置圖CLM；

步驟2具體包括以下步驟：

步驟2.1，將處理后的載體圖像劃分為大小相同的不重疊的像素塊，設(shè)定像素的復(fù)雜度閾值初始值；

步驟2.2，更新所述復(fù)雜度閾值；

其中，像素塊的大小為h×w，h∈{2,3,4,5}，w∈{2,3,4,5}，每次運(yùn)行到步驟2.1時(shí)更新像素塊的尺寸，直到所有尺寸大小都被使用過(guò)；

復(fù)雜度閾值的初始值設(shè)定為T(mén)＝-0.1；更新復(fù)雜度閾值的方式為T(mén)＝T+0.1；

步驟3具體包括以下步驟：

按光柵掃描順序依次選取每一個(gè)像素塊；對(duì)于每一個(gè)像素塊，按光柵掃描順序獲取其中的每一個(gè)像素值，得到像素值序列{p₁,p₂,…,p_h×w}，將像素值序列按照從小到大的順序排列，得到排序后的序列{p_σ(1),p_σ(2),…,p_σ(h×w)}；式中，{σ(1),σ(2),…,σ(h×w)}→{1,2,…,h×w}是一對(duì)一的排序映射，映射結(jié)果為p_σ(1)≤p_σ(2)≤…≤p_σ(h×w)，其中，在p_σ(i)＝p_σ(j)且ij時(shí)，有σ(i)σ(j)，i,j∈{1,2,…,h×w}為像素在像素值序列中的序號(hào)；

每個(gè)像素塊的最大像素p_σ(h×w)與最小像素p_σ(1)作為待預(yù)測(cè)像素；每個(gè)像素塊第二大的像素p_σ(h×w-1)與第二小的像素p_σ(2)作為預(yù)測(cè)像素值；

步驟4具體包括以下步驟：

對(duì)于每個(gè)坐標(biāo)為(x,y)待預(yù)測(cè)像素p_σ(h×w)或p_σ(1)，獲取其最近鄰的四個(gè)像素的值p_x-1,y、p_x+1,y、p_x,y-1、p_x,y+1，并計(jì)算其復(fù)雜度，計(jì)算表達(dá)式為：

式中，C_n為基于相鄰像素的復(fù)雜度分量，其表達(dá)式為：

C_b為基于塊的復(fù)雜度分量，其表達(dá)式為：

C_b＝p_σ(h×w-1)-p_σ(2)，

將計(jì)算得到的復(fù)雜度C_x,y與復(fù)雜度閾值T進(jìn)行比較；若C_x,y≤T，則對(duì)當(dāng)前進(jìn)行信息嵌入操作，否則跳過(guò)該像素并計(jì)算下一個(gè)待預(yù)測(cè)像素的復(fù)雜度；

令(x,y)為待預(yù)測(cè)像素坐標(biāo)，計(jì)算其菱形預(yù)測(cè)值，計(jì)算表達(dá)式為：

p_rhom＝[(p_x-1,y+p_x+1,y+p_x,y-1+p_x,y+1)/4]，

式中，[·]表示四舍五入；

當(dāng)待預(yù)測(cè)像素為所在塊的最大值p_σ(h×w)時(shí)，計(jì)算其預(yù)測(cè)誤差，表達(dá)式為：

式中，表示不對(duì)該像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，并跳過(guò)之后的嵌入或搬移過(guò)程；

根據(jù)預(yù)測(cè)誤差的值對(duì)該像素進(jìn)行嵌入或者搬移，其表達(dá)式為：

式中，b∈{0,1}為秘密信息比特，為嵌入后的塊內(nèi)最大像素值；

當(dāng)待預(yù)測(cè)像素為所在塊的最小值p_σ(1)時(shí)，計(jì)算其預(yù)測(cè)誤差，表達(dá)式為：

根據(jù)預(yù)測(cè)誤差的值對(duì)該像素進(jìn)行嵌入或者搬移，其表達(dá)式為：

按照光柵掃描的順序依次對(duì)每個(gè)塊嘗試進(jìn)行嵌入操作；對(duì)于每個(gè)塊，先嘗試對(duì)最大值p_σ(h×w)進(jìn)行嵌入，再?lài)L試對(duì)最小值p_σ(1)進(jìn)行嵌入，直到秘密信息完全嵌入或者沒(méi)有可用像素。