[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

本發明公開了一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法。首先圖像擁有者獲取原始載體圖像對應的預測誤差圖像并進行分塊，然后壓縮每一個分塊的位平面和統計特征數據；其次將每個分塊的低位位平面進行互換以及所有分塊進行重排，再次統計特征數據，并將重排后的圖像通過加密秘鑰進行加密；接著所有特征數據共同組成全部的輔助信息并利用哈夫曼編碼減少輔助信息的長度，將全部輔助信息嵌入到加密后的圖像中發送給信息隱藏者。信息隱藏者將秘密信息通過隱藏秘鑰進行加密，然后將其嵌入到所接收的圖像中并發送給接收者。接收者根據所擁有的不同的秘鑰對接收到的圖像分別進行圖像恢復和數據提取操作。本發明在提高加密圖像可嵌入數據容量的同時，絕大部分輔助信息被加密從而保證了足夠的安全性，在實際應用中更加安全高效。

技術領域

本發明屬于信息安全之圖像內容安全領域，具體涉及一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法。

背景技術

近年來隨著科技的發展，人類的生活方式發生了翻天覆地的變化，特別是通訊方式由原來的電話短信到如今的微信、QQ，通訊媒介由之前的小靈通BB機到現在的智能手機，通訊群體由原來的特定人群到如今的幾乎全世界所有人。人們在享受高科技信息變革帶來便利的同時，隨之而來的信息泄露問題也日趨嚴重。充斥在網絡中的病毒木馬以及釣魚信息都對信息的安全構成了嚴重的威脅，因此，如何有效保障信息在傳輸過程中的安全性成為了關注的焦點。

信息隱藏是一項用于保護隱私安全的有效技術，其將秘密信息嵌入到多媒體文件(如數字圖像)中進行傳輸，由于第三方很難察覺到多媒體上的內容失真，因此能夠有效保障嵌入的數據不被泄露。可逆信息隱藏在其基礎上能夠實現嵌入載體的無損恢復，從而在軍事醫療圖像處理、多媒體版權保護等領域發揮重要的作用。而隨著云技術的誕生，發送方在傳輸圖像到接收方時需要經過云服務器的處理，云服務器在獲取到接收方的圖像后需要嵌入水印、時間戳等用戶信息。為了防止在該階段發送方的隱私被泄露，發送方在發送之前需要將圖像進行加密，而云服務器則在加密后的圖像上進行可逆信息隱藏，最終接收方根據不同的加密秘鑰來分別進行圖像恢復或者嵌入信息提取，整個過程被稱作加密圖像的可逆信息隱藏。該技術解決了原始圖像容易遭到暴露的問題，進一步提高了云環境下保護用戶個人隱私的能力。

發明內容

為了盡可能地提高加密圖像嵌入秘密信息的能力，同時保持嵌入后圖像的安全性，本發明提出了一種位平面壓縮和塊重排的加密圖像可逆信息隱藏方法。對于圖像擁有者，首先，對于原始圖像運用預測算法(如中值邊緣檢測)來獲得預測誤差值圖像；其次，對預測誤差圖像進行分塊，將分開后的塊的位平面進行壓縮并將對應的特征進行統計；然后，根據統計的特征數據對每一個塊的位平面進行互換以及對圖像中的塊進行重排，再次統計塊的位平面特征；最后，利用哈夫曼編碼減少輔助信息的長度，將輔助信息進行分類和加密，并將全部輔助信息嵌入到加密后的圖像上，發送給信息隱藏者。對于信息隱藏者，其用隱藏秘鑰先將需要嵌入的信息進行加密，再將加密后的秘密信息嵌入到加密圖像所騰出的冗余空間中以獲得含密圖像。對于接收者，若其有隱藏秘鑰，則其可以將數據進行提取并解密獲得嵌入的秘密信息；若其有加密秘鑰，則其可以通過解密輔助信息來恢復原始圖像；若其既有隱藏秘鑰又有加密秘鑰，則原數據不僅能夠被正確提取，原始圖像也能被無損恢復。與其他的相關工作相比較，本發明提出的方案不僅在嵌入的容量上有很大的提升，而且也能夠維持含密圖像足夠的安全性，具有較為優越的性能。

本發明的技術方案步驟如下；

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來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以騰出嵌入空間，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。