一种高光谱图像可逆信息隐藏方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高光谱图像可逆信息隐藏方法及系统，所述方法包括以下步骤：对预选取的载体图像进行防上溢/下溢操作，并记录用于载体图像恢复的位置图信息；将处理后的载体图像进行不重叠的分块，获得多个像素块；并设定复杂度阈值；依次将每个像素块中的像素排序，得到每个块的待预测的像素；计算待预测像素的复杂度，根据复杂度与复杂度阈值的关系，依次指导每个像素的嵌入操作；将解码所需的辅助信息嵌入图像中。本发明专利技术可提高基于预测的可逆信息隐藏算法的嵌入性能，并通过实验验证了该方法的有效性。该方法的有效性。该方法的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种高光谱图像可逆信息隐藏方法及系统


[0001]本专利技术属于信息安全
，涉及基于空域的可逆信息隐藏领域，特别涉及一种高光谱图像可逆信息隐藏方法及系统。

技术介绍

[0002]可逆信息隐藏算法是一种新兴的信息安全技术，它可以将秘密信息隐藏进可公开的载体图像之中，既隐藏了秘密信息又隐藏了秘密信息的存在；接收者可以无损地恢复出原本的载体图像，因此该技术在军事、航天、金融、医疗等对载体图像有高质量要求的领域被广泛使用。
[0003]可逆信息隐藏算法追求的两个主要指标是嵌入容量与载体失真。嵌入容量指的是能够隐藏在一张载体图像中的秘密信息的总量，载体失真指的是载体图像嵌入秘密信息前后的图像质量上的损失。有研究者提出过将秘密信息隐藏在每两个相邻像素值的差值之中，但是这样的做法导致嵌入信息前后图像的内容变化较大，造成较大的载体失真。为了减小载体失真，有研究者提出了将秘密信息隐藏在载体图像灰度直方图中数量最多的像素值当中，可以有效地减小载体失真，但是这样做图像的嵌入容量比较小。目前，研究者们提出了将秘密信息隐藏在像素的预测误差直方图中，取得了较好的综合效果。
[0004]近年来，高光谱图像的应用范围越来越广泛，重要性越来越强。由于高光谱图像需要通过高光谱相机获取，成本较高，容易受到所有权上的侵犯，造成所有者的损失；采用可逆信息隐藏算法处理后，可在载体图像受到版权侵犯时通过解码嵌入的秘密信息来证明所有权。然而，现有的可逆信息隐藏算法都是为自然图像设计的，将其应用在高光谱图像上的性能并不优秀，目前为高光谱图像设计的可逆信息隐藏算法仍几乎是空白。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高光谱图像可逆信息隐藏方法及系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题。具体的，本专利技术提供了一种基于相邻谱带分类信息参考的高光谱图像可逆信息隐藏算法，以解决现有技术中对高光谱图像冗余开发有限的技术问题；本专利技术能够提高可逆信息隐藏算法在高光谱图像上的隐藏性能。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]本专利技术的一种高光谱图像可逆信息隐藏方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，对预选取的载体高光谱图像的每一条谱带的除第一行及第二行以外的部分进行防溢出操作，获得处理后的载体图像；基于预选取的载体高光谱图像的每条谱带，获取每条谱带记录了溢出位置的位置图辅助信息；
[0009]步骤2，将处理后的载体图像的每一条谱带除第一行和第二行以外的部分按照棋盘格划分为两层，并计算每一条谱带的每一层的嵌入容量；将待嵌入的秘密信息按照每一条谱带的每一层的容量比进行划分，获得划分后的秘密信息；
[0010]步骤3，按照从第二条谱带依次到最后一条谱带再到第一条谱带、棋盘格第一层到
第二层的操作顺序，计算所有像素的复杂度；按照计算获得的复杂度从小到大的顺序，将划分后的秘密信息嵌入到处理后的载体图像之中；
[0011]步骤4，将每条谱带第一层嵌入时产生的解码用的辅助信息及位置图辅助信息嵌入到谱带的第一行像素中；将每条谱带第二层嵌入时产生的解码用的辅助信息嵌入到谱带的第二行像素中。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，步骤1具体包括以下步骤：
[0013]按照从预选取的载体图像的第一条谱带到最后一条谱带的顺序，对每一条谱带按光栅扫描的顺序扫描第一行及第二行以外的每一个像素，设定k初始值为1，对每个像素进行如下操作：
[0014][0015]式中，p
x，y，b
表示第b条谱带中空间坐标为(x，y)的像素值，x∈[3，H]，y∈[1，W]，b∈ [1，B]，H和W分别表示载体图像的高和宽，B为谱带总数；LM
b
是谱带b的位置图，用于记录像素值调整的一维向量；
[0016]将LM
b
进行算术压缩，得到压缩后的位置图CLM
b
，长度为l
CLM，b
。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，步骤2具体包括以下步骤：
[0018]步骤2.1，将处理后的载体图像的每一条谱带按照棋盘格划分为两层；其中，谱带中(x+y) 为偶数的所有像素组成第一层，(x+y)为奇数的所有像素组成第二层；
[0019]步骤2.2，分别计算每条谱带第一层与第二层的容量，顺序为谱带2，3，4，
…
，B，1、先第一层再第二层；
[0020]步骤2.3，对于给定的总的秘密信息，按照各谱带两层的容量的比例将其划分为长度不等的2
×
B份，获得划分后的秘密信息。
[0021]本专利技术的进一步改进在于，步骤2.2具体包含以下步骤：
[0022]步骤2.2.1：除谱带1以外，每条谱带b使用前一条谱带b
‑
1的分类结果进行像素预测；分类方法为：对于像素p
x，y，b
‑1，将其四邻域像素值p
x
‑
1，y，b
‑1，p
x+1，y，b
‑1，p
x，y
‑
1，b
‑1，p
x，y+1，b
‑1进行排序，得到然后按下式进行分类：
[0023][0024]计算当前像素的预测误差值：
[0025][0026]其中，e
x，y，b
为像素p
x，y，b
的预测误差，[
·
]为四舍五入；
[0027]对于第一层的像素，统计每一类所有的预测误差值，并将其中最高的两个预测误差值记为峰值和其中i∈[1，5]为像素类别，b，1意为谱带b的第一层；
[0028]将对应像素进行搬移或嵌入秘密信息1，操作如下：
[0029][0030]其中，EC
b，1
为第b条谱带第一层的嵌入容量；
[0031]对于第二层，其容量通过假设嵌入进第一层的秘密信息全为1时嵌满的像素来进行估计，对于一个第二层的像素p
x，y，b
，其四邻域像素为嵌入或搬移过的像素
[0032]当b＝2时，使用下式进行容量计算和像素搬移或嵌入秘密信息1：
[0033][0034]当b≠2时，只统计容量，如下所示：
[0035][0036]步骤2.2.2：对于谱带1，其使用嵌入或搬移后的谱带2的分类结果进行预测误差的计算及容量的计算。
[0037]本专利技术的进一步改进在于，步骤3具体包括以下步骤：
[0038]步骤3.1，按照谱带2，3，4，
…
，B，1的顺序，提取第一行前(110+2
×
「log2(H
×
W)]+l
CLM，b
) 个像素的最低有效位作为第一层附加的秘密信息连接在分配给第一层的秘密信息之前，提取第二行前(110+「log2(H
×
W)])个像素的最低有效位作为第二层附加的秘密信息连接在分配给第二层的秘密信息之前；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高光谱图像可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对预选取的载体高光谱图像的每一条谱带的除第一行及第二行以外的部分进行防溢出操作，获得处理后的载体图像；基于预选取的载体高光谱图像的每条谱带，获取每条谱带记录了溢出位置的位置图辅助信息；步骤2，将处理后的载体图像的每一条谱带除第一行和第二行以外的部分按照棋盘格划分为两层，并计算每一条谱带的每一层的嵌入容量；将待嵌入的秘密信息按照每一条谱带的每一层的容量比进行划分，获得划分后的秘密信息；步骤3，按照从第二条谱带依次到最后一条谱带再到第一条谱带、棋盘格第一层到第二层的操作顺序，计算所有像素的复杂度；按照计算获得的复杂度从小到大的顺序，将划分后的秘密信息嵌入到处理后的载体图像之中；步骤4，将每条谱带第一层嵌入时产生的解码用的辅助信息及位置图辅助信息嵌入到谱带的第一行像素中；将每条谱带第二层嵌入时产生的解码用的辅助信息嵌入到谱带的第二行像素中。2.根据权利要求1所述的一种高光谱图像可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤1具体包括以下步骤：按照从预选取的载体图像的第一条谱带到最后一条谱带的顺序，对每一条谱带按光栅扫描的顺序扫描第一行及第二行以外的每一个像素，设定k初始值为1，对每个像素进行如下操作：式中，p
x，y，b
表示第b条谱带中空间坐标为(x，y)的像素值，x∈[3，H]，y∈[1，W]，b∈[1，B]，H和W分别表示载体图像的高和宽，B为谱带总数；LM
b
是谱带b的位置图，用于记录像素值调整的一维向量；将LM
b
进行算术压缩，得到压缩后的位置图CLM
b
，长度为l
CLM，b
。3.根据权利要求2所述的一种高光谱图像可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1，将处理后的载体图像的每一条谱带按照棋盘格划分为两层；其中，谱带中(x+y)为偶数的所有像素组成第一层，(x+y)为奇数的所有像素组成第二层；步骤2.2，分别计算每条谱带第一层与第二层的容量，顺序为谱带2，3，4，
…
，B，1、先第一层再第二层；步骤2.3，对于给定的总的秘密信息，按照各谱带两层的容量的比例将其划分为长度不等的2
×
B份，获得划分后的秘密信息。4.根据权利要求3所述的一种高光谱图像可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤2.2具体包含以下步骤：步骤2.2.1：除谱带1以外，每条谱带b使用前一条谱带b
‑
1的分类结果进行像素预测；分类方法为：对于像素p
x，y，b
‑1，将其四邻域像素值p
x
‑
1，y，b
‑1，p
x+1，y，b
‑1，p
x，y
‑
1，b
‑1，p
x，y+1，b
‑1进行排
序，得到然后按下式进行分类：计算当前像素的预测误差值：其中，e
x，y，b
为像素p
x，y，b
的预测误差，[
·
]为四舍五入；对于第一层的像素，统计每一类所有的预测误差值，并将其中最高的两个预测误差值记为峰值和其中i∈[1，5]为像素类别，b，1意为谱带b的第一层；将对应像素进行搬移或嵌入秘密信息1，操作如下：其中，EC
b，1
为第b条谱带第一层的嵌入容量；对于第二层，其容量通过假设嵌入进第一层的秘密信息全为1时嵌满的像素来进行估计，对于一个第二层的像素p
x，y，b
，其四邻域像素为嵌入或搬移过的像素当b＝2时，使用下式进行容量计算和像素搬移或嵌入秘密信息1：当b≠2时，只统计容量，如下所示：
步骤2.2.2：对于谱带1，其使用嵌入或搬移后的谱带2的分类结果进行预测误差的计算及容量的计算。5.根据权利要求3所述的一种高光谱图像可逆信息隐藏方法，其特征在于，步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1，按照谱带2，3，4，
…
，B，1的顺序，提取第一行前个像素的最低有效位作为第一层附加的秘密信息连接在分配给第一层...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志斌，樊郭君，周诠，张潇然，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：