一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法，其特征是，包括如下步骤：1）确定方向窗口；2）确定方向窗口像素估值；3）应用多方向窗口恢复图像；4）修复孤立点完成整个隐藏图像的完整恢复。这种方法利用图像局部区域具有方向性的特点，恢复的隐藏图像具有较好的视觉效果。

A hidden image restoration method based on multi direction windows

The invention discloses a hiding image restoration method based on multi-directional windows, which is characterized by the following steps: 1) determining the directional window; 2) determining the pixel estimation of the directional window; 3) applying multi-directional windows to restore the image; 4) restoring outliers to complete the whole hiding image restoration. This method makes use of the directional characteristic of the local area of the image, and the recovered hidden image has better visual effect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法
本专利技术涉及信息隐藏和图像处理领域，具体是一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法。
技术介绍
随着计算机网络的发展、电子政务和电子商务的普及，在大数据时代对信息的安全存储、传输和访问等方面提出了新的挑战。虽然数字化信息给人们带来便利，但在网络中传输的信息容易被截获，存储的数据会被攻击，如果重要信息被窃取或篡改，用户可能因此而蒙受巨大损失。信息隐藏也称数据隐藏，是将图像、图表、数据、声音等秘密信息隐藏于图像、声音、视频等载体信息中。隐藏了数据的载密信息，难以被人察觉出在信息隐藏前后的差别，只有合法用户才可以从载密信息中正确提取秘密信息。由于嵌入前后的载体无明显差异，因此隐藏操作并不影响原载体的使用。信息隐藏技术作为一种信息保护方法，可广泛应用于媒体版权保护、保密通信、隐私保护、国防军事等方面，信息隐藏技术较好的解决了信息安全领域诸多问题，是当前信息安全领域的一个重要研究热点。信息隐藏主要是以图像为载体，如果需要保护的信息也是图像，则可以将一幅图像隐藏在另一幅图像之中实现安全保护。由于数字图像具有易于修改的特点，在存储和传输的过程中，载密图像容易遭受噪声干扰等攻击，这样提取出来的隐藏图像也同样会遭受到一定程度的破坏，若对载密图像进行去噪处理，现有的图像去噪方法虽能有效去除载密图像的噪声，但也同时破坏了载密图像中隐藏的像素比特位，导致从恢复后的载密图像中提取出的隐藏图像效果不佳，由于隐藏图像中像素的部分位被破坏，所以隐藏图像是受不规律的随机噪声干扰，用现有的图像恢复方法效果不尽理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法。这种方法利用图像局部区域具有方向性的特点，恢复的隐藏图像具有较好的视觉效果。实现本专利技术目的的技术方案是：一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法，与现有技术不同的是，包括如下步骤：1)确定方向窗口：若载体和隐藏信息都是图像，当载密图像在传输或存储的过程中被噪声干扰，在提取隐藏图像时，会导致隐藏图像中的某些位被破坏，检测载密图像的噪声点，确定隐藏图像像素中被破坏的位，用h对隐藏图像中像素p(x,y)被破坏的位进行标记，若像素p(x,y)的第k(1≤k≤8)位被破坏，则h(k)＝1，表示该像素位是不可信的；若像素点p(x,y)的第k位没有被破坏，则h(k)＝0，表示该像素位是可信的，由于图像的纹理边缘具有一定的方向性，通过带有方向性的滤波窗口来恢复图像，可提高图像的恢复效果，以像素点为中心，通过在竖直、水平、45度及135度4个方向上分别增加一组像素，形成4个方向的方向窗口Di(i＝1,2,3,4)，即D1、D2、D3和D4分别为像素p的竖直、水平、45度和135度4个方向窗口，应用方向窗口中的像素对待修复像素进行修复，可得到在该方向上的恢复值，结合4个方向的修复数据，确定该像素的最终修复结果；2)确定方向窗口像素估值：设p(x,y)为待修复像素，在p(x,y)的方向窗口Di(i＝1,2,3,4)中高5位都可信的像素为q(xji,yji)(i＝1,2,3,4；j＝1,2,...,ti)，其中q(xji,yji)为第i个窗口的第j个像素，ti为第i个窗口中高5位都可信的像素个数，hji(k)(1≤k≤8)为像素q(xji,yji)的第k位标记值，令：其中rji为像素可信度，n为正整数，由于邻域像素与待修复像素越近，其相关性就越大，像素值越有可能接近于待修复像素值，设dji为邻域像素q(xji,yji)与待修复像素p(x,y)的欧式距离，则：令：则wji为邻域像素点q(xji,yji)的距离权值，第i个窗口的待修复像素估计值Ai计算如下：得到p点的4个方向窗口估计值A1，A2，A3，A4；3)应用多方向窗口恢复图像:根据步骤2)得到4个方向窗口Di的估计值Ai(i＝1,2,3,4)，调整Di中每个像素的不可信位，使窗口中每个像素的值与Ai差的绝对值最小，得到处理后窗口Di中的像素值为Mi,j(i＝1,2,3,4；j＝1,2,...,ti)，为方向Di中像素的均值，Ei为方向窗口Di中像素的方差，则：令：Ez＝min(E1,E2,E3,E4)则Az为待修复像素p的最优估计值，调整待修复像素p的不可信位，使待修复像素p的值Ap与Az差的绝对值最小，可得到像素p的恢复值，实现对隐藏图像的恢复；4)修复孤立点：经过步骤3)后隐藏图像中的所有像素都被恢复，若恢复像素与邻域像素存在着较大差值，则该像素点可能是一个孤立点，需要对该像素点进行处理，设p的3×3的邻域像素为q(i)(0<i≤8)，其恢复值为Ai，若其中T1为阈值，令：则为像素点p的估计值，调整待修复像素的不可信位，可得到恢复值Ap，完成整个隐藏图像的完整恢复，这个步骤去除图像中孤立点，提高了隐藏图像的质量。这种技术方案首先确定隐藏图像被破坏像素中不可信位，即需要修复的位，计算待修复像素点4个方向窗口的估计值，根据4个方向窗口的估计值确定每个方向窗口的像素方差，像素方差最小的窗口对应的估计值为最优估计值，调整待修复像素的不可信位，与最优估计值最接近的像素值为像素恢复值，从而恢复隐藏图像，当载密图像被噪声干扰时，通过本技术方案恢复的隐藏图像具有较好的视觉效果。这种方法利用图像局部区域具有方向性的特点，恢复的隐藏图像具有较好的视觉效果。附图说明图1为实施例中的隐藏图像；图2为实施例中的载体图像；图3为实施例中采用LSB隐藏算法将图1隐藏在图像中得到的载密图像；图4为实施例中对图3施加概率为0.1的椒盐噪声得到的破坏图像，图中值为0或255的像素为椒盐噪声；图5为实施例中从图4提取的隐藏图像，图中的灰色像素为待修复像素已被破坏，原始值为161，提取值为177；图6-1为实施例中待修复像素竖直方向D1方向窗口高5位可信的像素图；图6-2为实施例中待修复像素水平方向D2方向窗口高5位可信的像素图；图6-3为实施例中待修复像素45度方向D3方向窗口高5位可信的像素图；图6-4为实施例中待修复像素135度方向D4方向窗口高5位可信的像素图；图7-1为实施例中待修复像素竖直方向D1方向窗口高5位可信像素可信度图；图7-2为实施例中待修复像素水平方向D2方向窗口高5位可信像素可信度图；图7-3为实施例中待修复像素45度方向D3方向窗口高5位可信像素可信度图；图7-4为实施例中待修复像素135度方向D4方向窗口高5位可信像素可信度图；图8-1为实施例中待修复像素竖直方向D1方向窗口高5位可信像素距离权重图；图8-2为实施例中待修复像素水平方向D2方向窗口高5位可信像素距离权重图；图8-3为实施例中待修复像素45度方向D3方向窗口高5位可信像素距离权重图；图8-4为实施例中待修复像素135度方向D4方向窗口高5位可信像素距离权重图；图9-1为像素p的竖直方向D1的窗口模板图；图9-2为像素p的水平方向D2的窗口模板图；图9-3为像素p的45度方向D3的窗口模板图；图9-4为像素p的135度方向D4的窗口模板图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步的详细说明，但不是对本专利技术的限定。实施例：一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法，包括如下步骤：1)确定方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法，其特征是，包括如下步骤：1)确定方向窗口：若载体和隐藏信息都是图像，当载密图像在传输或存储的过程中被噪声干扰，在提取隐藏图像时，会导致隐藏图像中的某些位被破坏，检测载密图像的噪声点，确定隐藏图像像素中被破坏的位，用h对隐藏图像中像素p(x,y)被破坏的位进行标记，若像素p(x,y)的第k(1≤k≤8)位被破坏，则h(k)＝1，表示该像素位是不可信的；若像素点p(x,y)的第k位没有被破坏，则h(k)＝0,表示该像素位是可信的，以像素点为中心，通过在竖直、水平、45度及135度4个方向上分别增加一组像素，形成4个方向的方向窗口Di(i＝1,2,3,4)，即D1、D2、D3和D4分别为像素p的竖直、水平、45度和135度4个方向窗口；2)确定方向窗口像素估值：设p(x,y)为待修复像素，在p(x,y)的方向窗口Di(i＝1,2,3,4)中高5位都可信的像素为q(xji,yji)(i＝1,2,3,4；j＝1,2,...,ti)，其中q(xji,yji)为第i个窗口的第j个像素，ti为第i个窗口中高5位都可信的像素个数，hji(k)(1≤k≤8)为像素q(xji,yji)的第k位标记值，令：...

【技术特征摘要】
1.一种基于多方向窗口的隐藏图像恢复方法，其特征是，包括如下步骤：1)确定方向窗口：若载体和隐藏信息都是图像，当载密图像在传输或存储的过程中被噪声干扰，在提取隐藏图像时，会导致隐藏图像中的某些位被破坏，检测载密图像的噪声点，确定隐藏图像像素中被破坏的位，用h对隐藏图像中像素p(x,y)被破坏的位进行标记，若像素p(x,y)的第k(1≤k≤8)位被破坏，则h(k)＝1，表示该像素位是不可信的；若像素点p(x,y)的第k位没有被破坏，则h(k)＝0,表示该像素位是可信的，以像素点为中心，通过在竖直、水平、45度及135度4个方向上分别增加一组像素，形成4个方向的方向窗口Di(i＝1,2,3,4)，即D1、D2、D3和D4分别为像素p的竖直、水平、45度和135度4个方向窗口；2)确定方向窗口像素估值：设p(x,y)为待修复像素，在p(x,y)的方向窗口Di(i＝1,2,3,4)中高5位都可信的像素为q(xji,yji)(i＝1,2,3,4；j＝1,2,...,ti)，其中q(xji,yji)为第i个窗口的第j个像素，ti为第i个窗口中高5位都可信的像素个数，hji(k)(1≤k≤8)为像素q(xji,yji)的第k位标记值，令：其中rji为像素可信度，n为正整数，由于邻域像素与待修复像素越近...

【专利技术属性】
技术研发人员：张显全，何弦，俞春强，唐振军，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西,45