基于投票策略预测像素的图像数据隐藏方法技术

本发明专利技术公开了一种基于投票策略预测像素的图像数据隐藏方法。本发明专利技术将封面图像按照国际棋盘的样式划分为灰色区和白色区，并使用白色区的像素来预测灰色区的像素，这里使用投票策略来进行预测，然后本发明专利技术通过一个映射表直接使用预测的灰色数值来嵌入多位秘密数据。在接收方恢复秘密数据时，可以根据接收到的灰色区域像素值与预测的灰色区域数值之间的差值来对照映射表查询在灰色像素所嵌入的秘密数据，从而提取信息。本发明专利技术所提出的方案把投票策略与像素预测相结合，可以显着提高秘密信息嵌入能力，并且在嵌入信息较多的时候使得载密图像具有较好的视觉效果。图像具有较好的视觉效果。图像具有较好的视觉效果。

【技术实现步骤摘要】
基于投票策略预测像素的图像数据隐藏方法


[0001]本专利技术研究的是像素预测信息隐藏这一领域，提出了一种基于投票策略对像素进行预测的图像数据隐藏方法。

技术介绍

[0002]随着计算机和网络的快速发展，人们已经习惯于利用网络来传输各种数据，因此数据传输的隐私和安全问题变得越来越重要。在看似不寻常的数字图像载体中隐藏不想被发现或被篡改的信息是信息安全研究领域的一个热点问题。数据隐藏(DH)技术是一种潜在的解决方案，在实现信息传输的同时保护信息隐私。通常情况下，数据隐藏方法可以分为两大类：可逆数据隐藏和不可逆数据隐藏。分类的标准取决于接收者恢复封面数字图像的能力。可逆数据隐藏(RDH)可以在读取嵌入的秘密信息后恢复原始封面图像。不可逆数据隐藏(IRDH)在提取信息后不能无损恢复封面数字图像。IRDH方法通常用于不需要高精度封面数字图像的情况。
[0003]到目前为止，研究人员已经开发了许多高效且易于实现的图像数据隐藏技术，如差分扩展(DE)，直方图移动(HS)，基于预测的数据隐藏方法，像素值排序(PVO)，等等。DE方法通过扩展像素差异来嵌入秘密数据。在HS技术中，必须先生成图像强度直方图，然后修改数据嵌入。基于预测的数据隐藏方法包括三个主要步骤，即内容预测、数据嵌入和数据提取，这需要人们使用各种预测器来预测像素值，然后根据特定的数据嵌入规则修改原始或预测的像素值。最后，接收器根据从收到的图像中计算出的预测值提取数据。基于PVO的数据隐藏方法要求像素在一个图像块中按升序排列，然后修改其中的最小和最大像素值以嵌入秘密数据。
[0004]由于基于预测的数据隐藏方法的特点，嵌入性能和图像失真程度通常与所用的像素预测器和嵌入规则有关。对于内容预测，需要设计一个能够准确估计像素的预测器，如中值边缘检测器(MED)，梯度预测器，菱形预测器和插值预测等。对于数据嵌入，人们通常研究如何进一步优化数据嵌入方法，使其在给定的有效载荷下失真度低。
[0005]插值预测是一种相对特殊的预测方法。在基于插值预测的数据隐藏方法中，如果数据隐藏者传输的图像与原始图像大小相同，那么数据隐藏者会先将原始图像缩小到四分之一大小，将这些像素作为种子像素保持不变，并使用种子像素进行插值，使载体图像的大小与原始图像相同。然后，秘密信息只隐藏在插值的像素中。通过这种方式在提取秘密数据后无法恢复原始图像。如果数据隐藏者传输的图像尺寸大于原始图像，那么数据隐藏者会保留原始图像的所有像素作为种子像素，然后使用这些种子像素进行插值扩张，使覆盖图像的尺寸比原始图像大四倍。然后，机密信息只被隐藏在插值的像素中。通过这种方式，在提取机密数据后，只需要删除插值的像素就可以得到无损的原始图像。
[0006]基于插值的数据隐藏方法的重点是插值算法和数据嵌入方法。以前关于插值技术的工作包括邻域平均插值(NMI)、邻域像素插值(INP)、增强型邻域平均插值(ENMI)等。

技术实现思路

[0007]本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提出了一种有效的基于投票策略预测像素的数据隐藏方法。该方案首先利用基于投票策略的像素预测方法预测像素值，然后根据设计的映射表直接将数据嵌入到预测的像素中。在信息提取过程中，该方案同样利用基于投票策略的像素预测方法预测像素值，然后根据预测值与隐密像素之间的差异，找到映射表中该差异所代表的秘密数据，并将其转换为k位二进制数，即可提取出秘密数据。它与基于插值的数据隐藏方案有相似之处，即用于预测的像素保持不变，只在被预测的像素中嵌入秘密数据。与其他基于预测误差的数据隐藏方案相比，该方案直接对预测值进行了嵌入的修改操作。预测像素根据秘密数据的值进行加减，嵌入的秘密数据位数越多，对预测像素的修改范围就越大。因此，图像质量的失真程度主要取决于预测器的设计；预测越准确，隐写图像的质量就越高。而每个预测像素中可嵌入的秘密数据为k比特(k＝1,2,...,7)。本专利技术在数据隐藏能力方面有显著提高，而且在嵌入信息较多的情况下，隐写图像的视觉质量比现有技术中已有的方法更好。
[0008]本专利技术具体采用的技术方案如下：
[0009]一种基于投票策略预测像素的图像数据隐藏方法，其步骤如下：
[0010]S1：针对需要传输的大小为M
×
N的灰度图，按照国际棋盘的样式将像素划分成灰色像素与白色像素，以使用白色像素来预测灰色像素；
[0011]S2：针对单个灰色像素X周围的四个白色像素的值可能出现的不同情况，分别构建每种情况下用周围的四个白色像素对灰色像素X进行预测的预测方法；
[0012]S3：遍历像素划分后的灰度图中的每个灰色像素X，选择与当前灰色像素X对应情况下的预测方法得出当前灰色像素X的预测值，再对当前灰色像素X执行秘密信息嵌入流程，所述秘密信息嵌入流程如下：
[0013]从待嵌入的秘密数据序列的未嵌入部分中按序读取k位的秘密数据，并将其转换为十进制数字B，获取用于嵌入信息的映射表且该映射表中存在灰色像素和隐秘像素的换算公式与十进制数字之间的映射关系，根据十进制数字B从映射表中查找对应的灰色像素隐秘像素的换算公式，从而基于查找到的换算公式将当前灰色像素X修改为对应的隐密像素X'，完成k位秘密数据在当前灰色像素X中的嵌入；
[0014]S4：遍历完图像中的每个灰色像素后，将藏有秘密数据的隐密图像发送给接收端。
[0015]作为优选，所述S1中，将灰度图按照国际棋盘的样式划分后，每个灰色像素的8个邻域像素中离中心的灰色像素最近的像素都是白色像素，其余4个邻域像素都是灰色像素。
[0016]作为优选，所述S2中，针对所有情况构建的预测方法如下：
[0017]S21：对于不位于图像边缘的灰色像素X，根据灰色像素X周围的四个白色像素的值，将对于灰色像素X的预测方法分为五种类型，其中：
[0018]第一种类型是四个白色像素的值都相等，则灰色像素X的预测值是任意一个白色像素的值；
[0019]第二种类型是四个白色像素中有两组相同的像素，则灰色像素X的预测值是两组白色像素的平均值的向下取整值；
[0020]第三种类型是四个白色像素中只有两个相等而其余的像素互不相等，则根据投票策略，灰色像素X的预测值是四个白色像素中出现次数最高的白色像素的值；
[0021]第四种情况是四个白色像素中只有一个与其他像素不同，则根据投票策略，X的预测值是四个白色像素中出现次数最高的白色像素的值；
[0022]第五种情况是四个白色像素互不相等，则灰色像素X的预测值是四个白色像素的平均值的向下取整值；
[0023]S22：对于位于图像边缘且邻域像素中只有三个白色像素的灰色像素X，灰色像素X的预测方法分为3种类型，其中：
[0024]当三个白色像素相等时，灰色像素X的预测值是任意一个白色像素的值；
[0025]当三个白色像素中只有两个相等时，根据投票策略，X的预测值是三个白色像素中出现次数最高的白色像素的值；
[0026]当三个白色像素互不相等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于投票策略预测像素的图像数据隐藏方法，其特征在于，步骤如下：S1：针对需要传输的大小为M
×
N的灰度图，按照国际棋盘的样式将像素划分成灰色像素与白色像素，以使用白色像素来预测灰色像素；S2：针对单个灰色像素X周围的四个白色像素的值可能出现的不同情况，分别构建每种情况下用周围的四个白色像素对灰色像素X进行预测的预测方法；S3：遍历像素划分后的灰度图中的每个灰色像素X，选择与当前灰色像素X对应情况下的预测方法得出当前灰色像素X的预测值，再对当前灰色像素X执行秘密信息嵌入流程，所述秘密信息嵌入流程如下：从待嵌入的秘密数据序列的未嵌入部分中按序读取k位的秘密数据，并将其转换为十进制数字B，获取用于嵌入信息的映射表且该映射表中存在灰色像素和隐秘像素的换算公式与十进制数字之间的映射关系，根据十进制数字B从映射表中查找对应的灰色像素隐秘像素的换算公式，从而基于查找到的换算公式将当前灰色像素X修改为对应的隐密像素X'，完成k位秘密数据在当前灰色像素X中的嵌入；S4：遍历完图像中的每个灰色像素后，将藏有秘密数据的隐密图像发送给接收端。2.根据权利要求1所述的基于投票策略预测像素的图像数据隐藏方法，其特征在于，所述S1中，将灰度图按照国际棋盘的样式划分后，每个灰色像素的8个邻域像素中离中心的灰色像素最近的像素都是白色像素，其余4个邻域像素都是灰色像素。3.根据权利要求2所述的基于投票策略预测像素的图像数据隐藏方法，其特征在于，所述S2中，针对所有情况构建的预测方法如下：S21：对于不位于图像边缘的灰色像素X，根据灰色像素X周围的四个白色像素的值，将对于灰色像素X的预测方法分为五种类型，其中：第一种类型是四个白色像素的值都相等，则灰色像素X的预测值是任意一个白色像素的值；第二种类型是四个白色像素中有两组相同的像素，则灰色像素X的预测值是两组白色像素的平均值的向下取整值；第三种类型是四个白色像素中只有两个相等而其余的像素互不相等，则根据投票策略，灰色像素X的预测值是四个白色像素中出现次数最高的白色像素的值；第四种情况是四个白色像素中只有一个与其他像素不同，则根据投票策略，X的预测值是四个白色像素中出现次数最高的白色像素的值；第五种情况是四个白色像素互不相等，则灰色像素X的预测值是四个白色像素的平均值的向下取整值；S22：对于位于图像边缘且邻域像素中只有三个白色像素的灰色像素X，灰色像素X的预测方法分为3种类型，其中：当三个白色像素相等时，灰色像素X的预测值是任意一个白色像素的值；当三个白色像素中只有两个相等时，根据投票策略，X的预测值是三个白色像素中出现次数最高...

【专利技术属性】
技术研发人员：池衡晓，张靖群，林家祯，张真诚，袁文强，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学上虞科学与工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：