基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法技术

本发明专利技术公开一种基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，该方法针对空域的灰度图像，运用待嵌入像素的八邻域像素对其预测并计算出预测差值，再利用差值结合直方图搬移算法进行秘密信息的嵌入的方法；具体包括以下步骤：首先，利用待嵌入像素八邻域像素的特征对当前块的平滑度作了预测，得到平滑度的特征，之后对待嵌入像素进行预测得到差值并根据平滑度采取不同的秘密信息嵌入模式，以期望减少由于嵌入秘密信息而带来的失真；最后利用嵌入模板将模板范围内的所有像素按顺序依次嵌入完成以达到较高的嵌入容量；由于自然灰度图像的特性，本方法可以很好的利用这一点在嵌入大量秘密信息的同时还能保证嵌入图像有较小的失真，提高了信息隐藏的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于基于空域的可逆信息隐藏领域，特别涉及一种基于八邻域像素(即左，右，上，下，左上，左下，右上，右下邻域像素)可逆信息隐藏方法。
技术介绍
目前，随着计算机、通信和信息处理等技术的飞速发展以及云计算和大数据技术的广泛使用，使图像、音频、视频等多媒体信息可以在各种通信网络中迅速快捷地传输，给信息的压缩、存储、复制和处理等应用提供了极大的便利。目前网络已经成为主要的通讯手段，各种机密信息，包括国家安全信息、军事信息、私密信息(如信用卡账号)等都需要通过网络进行传输。由于网络本身的开放性，使得其上面存储和传输的各种多媒体信息受到严重的安全性威胁，信息安全问题亟待解决。可逆信息隐藏(Reversible Data Hiding)是信息安全领域重要研究方向之一，它利用多媒体数据的数据冗余和人们的视/听觉系统的冗余将秘密信息隐藏于载体中来实现信息保护和保密通信等。信息隐藏技术不但隐藏了信息的内容而且隐藏了信息本身的存在。近些年来利用图像的预测误差(Prediction-Error)强集中性的特点在空域进行可逆信息隐藏的技术被广泛引用，该类方法利用预测方法对当前待嵌入像素进行有效预测，并利用得到的误差分布结合直方图修改(Histogram Modification，HM)技术进行信息隐藏并取得了很高效的信息隐藏结果，这种方法即为对预测误差进行直方图搬移的可逆信息隐藏(Reversible Data Hiding Utilizing Histogram Modification of Prediction-error)。然，现有基于预测误差直方图搬移的信息隐藏方法得到的直方图集中性还有待提高；并且由于其嵌入自适应性查，导致嵌入秘密信息时造成的失真较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，对待嵌入像素进行有效预测并得到更加集中的预测误差分布以嵌入更多的秘密信息。该方法提出了利用待嵌入像素八邻域像素(即左，右，上，下，左上，左下，右上，右下邻域像素)进行预测的概念，并应用相应的预测方法实现更集中的预测差值分布。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，包括以下步骤：步骤一：得到一幅八比特灰度图像，大小为M×N；步骤二：将当前待嵌入像素的八邻域像素取出；步骤三：判断当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块是否为复杂块，如果是则跳转至步骤五；如果不是则将八邻域像素分成四组，每一组均用MED预测方法得出一个预测值MEDi，i＝1,2,3,4；然后对当前待嵌入像素计算预测值Pre，并与待嵌入像素相减得到差值e；步骤四：利用步骤三得到的差值e，利用直方图搬移的原理进行秘密信息的嵌入；步骤五：重复步骤二至步骤四进行下一个待嵌入像素的处理，直至得到步骤一获得八比特灰度图像中所有待嵌入像素处理完成。进一步的，步骤二中八邻域像素为当前待嵌入像素左、右、上、下、左上、左下、右上和右下邻域像素。进一步的，步骤二具体包括以下步骤：将当前待嵌入像素的八邻域像素取出后，根据从小到大的顺序进行排序，将排序后结果第二大和第二小的像素值作差值，并与阈值Τ1和Τ2作比较；如果差值的结果小于等于Τ1，则当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块为平滑块；小于等于Τ2大于Τ1，则当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块为普通块；大于Τ2，则当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块为复杂块。进一步的，步骤三中每一组均根据公式(1)用MED预测方法得出一个预测值MEDi，i＝1时，a为左邻像素，b为上邻像素，c为左上邻像素；i＝2时，a为右邻像素，b为上邻像素，c为右上邻像素；i＝3时，a为左邻像素，b为下邻像素，c为左下邻像素；i＝4时，a为右邻像素，b为下邻像素，c为右下邻像素；得到四组预测值；再用公式(2)-(4)对当前待嵌入像素计算预测值Pre，并与待嵌入像素相减得到差值e； MED i = m i n ( a , b ) , i f c ≥ m a x ( a , b ) m a x ( a , b ) , i f c ≤ m i n ( a , b ) a + b - c o t h e r w i s e 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：得到一幅八比特灰度图像，大小为M×N；步骤二：将当前待嵌入像素的八邻域像素取出；步骤三：判断当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块是否为复杂块，如果是则跳转至步骤五；如果不是则将八邻域像素分成四组，每一组均用MED预测方法得出一个预测值MEDi，i＝1,2,3,4；然后对当前待嵌入像素计算预测值Pre，并与待嵌入像素相减得到差值e；步骤四：利用步骤三得到的差值e，利用直方图搬移的原理进行秘密信息的嵌入；步骤五：重复步骤二至步骤四进行下一个待嵌入像素的处理，直至得到步骤一获得八比特灰度图像中所有待嵌入像素处理完成。

【技术特征摘要】
1.基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：得到一幅八比特灰度图像，大小为M×N；步骤二：将当前待嵌入像素的八邻域像素取出；步骤三：判断当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块是否为复杂块，如果是则跳转至步骤五；如果不是则将八邻域像素分成四组，每一组均用MED预测方法得出一个预测值MEDi，i＝1,2,3,4；然后对当前待嵌入像素计算预测值Pre，并与待嵌入像素相减得到差值e；步骤四：利用步骤三得到的差值e，利用直方图搬移的原理进行秘密信息的嵌入；步骤五：重复步骤二至步骤四进行下一个待嵌入像素的处理，直至得到步骤一获得八比特灰度图像中所有待嵌入像素处理完成。2.根据权利要求1所述的基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤二中八邻域像素为当前待嵌入像素左、右、上、下、左上、左下、右上和右下邻域像素。3.根据权利要求1所述的基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤二具体包括以下步骤：将当前待嵌入像素的八邻域像素取出后，根据从小到大的顺序进行排序，将排序后结果第二大和第二小的像素值作差值，并与阈值Τ1和Τ2作比较；如果差值的结果小于等于Τ1，则当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块为平滑块；小于等于Τ2大于Τ1，则当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块为普通块；大于Τ2，则当前待嵌入像素及其八邻域像素组成的块为复杂块。4.根据权利要求1所述的基于八邻域像素的可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤三中每一组均根据公式(1)用MED预测方法得出一个预测值MEDi，i＝1时，a为左邻像素，b为上邻像素，c为左上邻像素；i＝2时，a为右邻像素，b为上邻像素，c为右上邻像素；i＝3时，a为左邻像素，b为下邻像素，c为左下邻像素；i＝4时，a为右邻像素，b为下邻像素，c为右下邻像素；得到四组预测值；再用公式(2)-(4)对当前待嵌入像素计算预测值Pre，并与待嵌入像素相减得到差值e； MED i = min ( a , b ) , i f c ≥ m a x ( a , b ) max ( a , b ) , i f c ≤ m i n ( a , b ) a + b - c o t h e r w i s e - - - ( 1 ) ]]> U k = ( 1 + Σ i = 1 4 | MED k - MED i | ) - 1 , k = 1 , 2 , 3 , 4 - - - ( 2 ) ]]> W k = U k Σ i = 1 4 U i - - - ( 3 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志斌，王凌飞，朱若馨，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61