[發明專利]一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法

在審

• 申請號: 202310632297.2
• 申請日: 2023-05-31
• 公開（公告）號: CN116582344A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 常琪;王可;王慧;姚曄
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04N19/20;H04L9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：圖像擁有者對將要進行信息隱藏的原始載體圖像，運用預測算法獲得對應的預測誤差圖像；

S2：對預測誤差圖像進行分塊，壓縮每一個分塊的高位全0位平面和剩下的低位可嵌入位平面，再統計用于恢復載體圖像的特征數據；

S3：根據統計的特征數據，將每一個分塊的低位位平面進行互換以及將預測誤差圖像中的分塊進行重排，再次統計重排后的分塊的特征數據；

S4：將重排后的預測誤差圖像通過加密秘鑰進行加密，得到初步加密圖像；

S5：利用哈夫曼編碼對重排前分塊的高位全0位平面個數進行重編碼，再將重編碼后的數據與塊重排前的特征數據一起加密形成密文信息，將該密文信息與塊重排后的特征數據共同組成了全部輔助信息，最后將輔助信息嵌入到初步加密圖像中形成最終的加密圖像，發送給信息隱藏者；

S6：信息隱藏者先將秘密信息通過隱藏秘鑰進行加密，再將加密后的秘密信息嵌入收到的加密圖像中形成含密圖像，并發送給接收者；

S7：接收者根據加密秘鑰和隱藏秘鑰，對接收到的含密圖像分別進行圖像恢復和數據提取操作。

2.根據權利要求1所述的一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法，其特征在于，步驟S1的具體過程如下：

S1-1、獲取原始載體圖像，假設該圖像的大小為m×n，該圖像的像素值為x(i,j)，其中1≤i≤m,1≤j≤n；對于圖像的第一行第一列像素，其預測值p(1,1)為其本身的值；對于圖像的第一行或第一列像素，其預測值p(1,j)或p(i,1)分別為其前一列同行或前一行同列的像素值；對于剩余的其他像素，其預測值p(i,j)則根據中值邊緣檢測預測得到；

S1-2、通過以下公式求出每一個像素的預測誤差e(i,j)：

e(i,j)＝x(i,j)-p(i,j)

得到和圖像同樣大小的預測誤差矩陣，使用L_sign記錄e(i,j)的符號，并且取|e(i,j)|構建預測誤差圖像。

3.根據權利要求2所述的一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法，其特征在于，步驟S2的具體過程如下：

S2-1、根據下式將預測誤差圖像像素由十進制轉化為二進制的8個比特表示：

其中k表示二進制序列由低位到高位的序數，表示向下取整；

S2-2、將預測誤差圖像進行分塊，其中每個塊的大小為t×t；

S2-3、對于每一個塊，先從最高位平面開始統計該位平面的所有比特，若當前位平面的所有比特均為0，則繼續比較下一層的位平面；若當前層的比特不全為0，則停止比較；用符號LR_m來記錄和表示塊內所有元素前LR_m-MSB層位平面均為0，LR_m的值有9種情況，分別為0～8；

S2-4、在獲取每一個塊的LR_m后，接著繼續遍歷每一個塊剩余的(8-LR_m)個位平面；若當前的位平面內比特值為0或1的數量小于比特1或0，則通過記錄當前位平面內少量比特的信息LR_f來騰出多余的嵌入空間；同時用LR_v表示當前塊剩余的位平面中哪些用來嵌入數據，若當前位平面嵌入數據，則LR_v中對應的值為1，否則，則為0，每一個塊的LR_v值的長度應為(8-LR_m)個比特。

4.根據權利要求3所述的一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法，其特征在于，S2-4所述信息LR_f包括該位平面內少量比特的值、該少量比特的數量，以及這些少量比特在當前位平面內的位置。