一种全0行和全0列编码的密文域可逆信息隐藏方法技术

本发明专利技术公开了一种全0行和全0列编码的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括如下步骤：1）位平面块全0行和全0列的编码；2）全0行和全0列编码的位平面块压缩空间计算；3）全0行和全0列编码的可逆信息隐藏。这种方法具有嵌入容量大，安全性高的优点。安全性高的优点。安全性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种全0行和全0列编码的密文域可逆信息隐藏方法


[0001]本专利技术涉及图像处理和信息安全技术，具体是一种全0行和全0列编码的密文域可逆信息隐藏方法。

技术介绍

[0002]随着信息技术的飞速发展，数据安全问题也变得越来越突出。物联网技术连接千家万户，带来方便的同时也带来了对个人信息泄露的担忧；移动互联网的全民普及也让每个人都有受到网络诈骗的风险。伴随着数据安全法、个人信息保护法的发布，数据安全问题更加受到重视。
[0003]保护数据安全的技术包括加密技术、信息隐藏技术等。信息隐藏技术是指将关键信息隐藏于其它的正常载体中(如图像、声音、视频或一般的文档)、或发行或通过网络传递。信息隐藏技术可以分类为隐写术、数字水印、可逆信息隐藏等等。在信息隐藏技术研究的初始阶段，隐藏秘密信息的过程通常会对载体造成永久失真，然而这在如医学图像处理、版权保护等注重载体内容精确性的领域是不可接受的。
[0004]可逆信息隐藏技术能够在正确提取出秘密信息的同时无损恢复原始载体。可逆信息隐藏技术根据载体图像的不同又分为明文域可逆信息隐藏和密文域可逆信息隐藏。密文域可逆信息隐藏技术有效结合了图像加密技术和可逆信息隐藏技术，加密技术保护图像本身的安全，而可逆信息隐藏技术能有效保护嵌入的秘密信息的安全性，同时能够无损恢复原始图像。随着信息安全和隐私保护的需求越来越大，密文域可逆信息隐藏技术将在更多的领域得到应用和推广。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种全0行和全0列编码的密文域可逆信息隐藏方法。这种方法具有嵌入容量大，安全性高的优点。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0007]一种全0行和全0列编码的密文域可逆信息隐藏方法，所述方法为依据全0行和全0列编码压缩图像空间并在加密图像中嵌入秘密信息，并且在提取信息后能完全恢复原始图像，包括如下步骤：
[0008]1)位平面块全0行和全0列的编码：对原始图像按中值边缘检测方式逐像素进行预测获得预测图像，将原始图像和预测图像相减得到差值图像，差值图像块中全0和多数为0的位平面块较多，根据这个特点，对差值图像进行分块，设块的大小为s
×
s，每个块有8个位平面，每个位平面块的大小也是s
×
s，首先依据位平面块中全0行和全0列的个数确定位平面块的类型，得到类型编码，然后依据全0行和全0列的分布情况确定位置编码，位平面块全0行和全0列的编码为：
[0009]位平面块类型编码[全0行和全0列的位置编码]，
[0010]其中，[]中的部分表示可能缺省，例如全0的位平面块不需要位置编码，具体为：
[0011]1‑
1)位平面块类型及编码：针对大小为s
×
s的位平面块，根据块内全0行和列的数量进行分类，共存在s
×
s+1种类型，设可压缩块的全0行和全0列组成的集合为V，V中的元素为(m,n)，其中m表示全0行数，n为全0列数，如果(m,n)∈V，则全0的m行和全0的n列是可压缩的，显然全0的n行和全0的m列也是可压缩的，从而有如下对称特征：
[0012]特征1：如果(m,n)∈V，则(n,m)∈V，令V初始状态为空集，当m＝s时，该块为全0块，显然(s,s)∈V，因而有：
[0013]V＝V∪{(s,s)}，
[0014]在大小为s
×
s位平面块中，若有m个全0行和n个全0列，这些行列中0的个数为m
×
s+n
×
s
‑
m
×
n，m个全0行分布在s行中共有种情况，若采用定长编码，种情况需要编码长度为n个全0列需要由此，不考虑位平面块类型，设m个全0行n个全0列的位平面块压缩空间为S(m,n)，则有：
[0015][0016]当n＝0时，由于块的大小为s
×
s，对非全0块，则m的最大值为s
‑
1，最小值为0，而m＝0时无法压缩，因此只限定m的最小值为1的情况，对位平面块压缩空间S(m,0)有：
[0017]特征2：设s≥2，则有S(m+1,0)>S(m,0)，
[0018]证明：
[0019][0020][0021]因为s≥2，所以有：S(m+1,0)
‑
S(m,0)>0，显然(m+1,0)类型的位平面块一定是(m,0)类型的位平面块，反之不成立，而根据特征2有S(m+1,0)>S(m,0)，因此(m+1,0)和(m,0)是两个不同类型的位平面块，因而有：
[0022]V＝V∪{(m,0)|m＝1,2,3,...,s
‑
1}，
[0023]设n2>n1≥0，显然(m,n2)类型的位平面块一定属于(m,n1)，如果(m,n2)类型压缩所得空间小于等于(m,n1)类型压缩所得空间，则把(m,n2)类型并入(m,n1)，这样减少类型数量，提高压缩效率，从而有：
[0024]特征3：设n2>n1≥0，(m,n1)∈V，若S(m,n2)>S(m,n1)，则：
[0025]V＝V∪{(m,n2)}，否则
[0026]从(m,0)开始，根据特征3得m个全0行的所有类型，对大小为s
×
s的位平面块，显然全0块是被压缩的，因此(s,s)∈V，然后依据特征1、特征2和特征3构造集合V，过程如下：
[0027]1‑1‑
1)：V＝{(s,s)}；
[0028]1‑1‑
2)：根据特征2，有V＝V∪{(m,0)|m＝1,2,3,...,s
‑
1}；
[0029]1‑1‑
3)：m＝s
‑
1，k＝0；
[0030]1‑1‑
4)：n＝1；
[0031]1‑1‑
5)：如果S(m,n)>S(m,k)，根据特征3，则V＝V∪{(m,n)}，k＝n；
[0032]1‑1‑
6)：如果n<m，则n＝n+1，转到步骤1
‑1‑
5)；
[0033]1‑1‑
7)：如果m>1，则m＝m
‑
1，k＝0，转到步骤1
‑1‑
4)；
[0034]1‑1‑
8)：m＝0；
[0035]1‑1‑
9)：n＝m+1；
[0036]1‑1‑
10)：如果(n,m)∈V，根据特征1，则V＝V∪{(m,n)}；
[0037]1‑1‑
11)：如果n<s
‑
1，则n＝n+1，转到步骤1
‑1‑
10)；
[0038]1‑1‑
12)：如果m<s
‑
1，则m＝m+1，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全0行和全0列编码的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括如下步骤：1)位平面块全0行和全0列的编码：对原始图像按中值边缘检测方式逐像素进行预测获得预测图像，将原始图像和预测图像相减得到差值图像，对差值图像进行分块，设块的大小为s
×
s，每个块有8个位平面，每个位平面块的大小也是s
×
s，首先依据位平面块中全0行和全0列的个数确定位平面块的类型，得到类型编码，然后依据全0行和全0列的分布情况确定位置编码，位平面块全0行和全0列的编码为：位平面块类型编码[全0行和全0列的位置编码]，其中，[]中的部分表示可能缺省，具体为：1
‑
1)位平面块类型及编码：针对大小为s
×
s的位平面块，根据块内全0行和列的数量进行分类，共存在s
×
s+1种类型，设可压缩块的全0行和全0列组成的集合为V，V中的元素为(m,n)，其中m表示全0行数，n为全0列数，如果(m,n)∈V，则全0的m行和全0的n列是可压缩的，显然全0的n行和全0的m列也是可压缩的，从而有如下对称特征：特征1：如果(m,n)∈V，则(n,m)∈V，令V初始状态为空集，当m＝s时，该块为全0块，(s,s)∈V，因而有：V＝V∪{(s,s)}，在大小为s
×
s位平面块中，若有m个全0行和n个全0列，这些行列中0的个数为m
×
s+n
×
s
‑
m
×
n，m个全0行分布在s行中共有C
sm
种情况，若采用定长编码，C
sm
种情况需要编码长度为n个全0列需要设m个全0行n个全0列的位平面块压缩空间为S(m,n)，则有：当n＝0时，由于块的大小为s
×
s，对非全0块，则m的最大值为s
‑
1，最小值为0，而m＝0时无法压缩，因此只限定m的最小值为1的情况，对位平面块压缩空间S(m,0)有：特征2：设s≥2，则有S(m+1,0)>S(m,0)，证明：证明：因为s≥2，所以有：S(m+1,0)
‑
S(m,0)>0，显然(m+1,0)类型的位平面块一定是(m,0)类型的位平面块，反之不成立，而根据特征2有S(m+1,0)>S(m,0)，因此(m+1,0)和(m,0)是两个不同类型的位平面块，因而有：
V＝V∪{(m,0)|m＝1,2,3,...,s
‑
1}，设n2>n1≥0，显然(m,n2)类型的位平面块一定属于(m,n1)，如果(m,n2)类型压缩所得空间小于等于(m,n1)类型压缩所得空间，则把(m,n2)类型并入(m,n1)，从而有：特征3：设n2>n1≥0，(m,n1)∈V，若S(m,n2)>S(m,n1)，则：V＝V∪{(m,n2)}，否则从(m,0)开始，根据特征3得m个全0行的所有类型，对大小为s
×
s的位平面块，全0块是被压缩的，因此(s,s)∈V，然后依据特征1、特征2和特征3构造集合V，过程如下：1
‑1‑
1)：V＝{(s,s)}；1
‑1‑
2)：根据特征2，有V＝V∪{(m,0)|m＝1,2,3,...,s
‑
1}；1
‑1‑
3)：m＝s
‑
1，k＝0；1
‑1‑
4)：n＝1；1
‑1‑
5)：如果S(m,n)>S(m,k)，根据特征3，则V＝V∪{(m,n)}，k＝n；1
‑1‑
6)：如果n<m，则n＝n+1，转到步骤1
‑1‑
5)；1
‑1‑
7)：如果m>1，则m＝m
‑
1，k＝0，转到步骤1
‑1‑
4)；1
‑1‑
8)：m＝0；1
‑1‑
9)：n＝m+1；1
‑1‑
10)：如果(n,m)∈V，根据特征1，则V＝V∪{(m,n)}；1
‑1‑
11)：如果n<s
‑
1，则n＝n+1，转到步骤1
‑1‑
10)；1
‑1‑
12)：如果m<s
‑
1，则m＝m+1，转到步骤1
‑1‑
9)；若m＝s
‑
1则结束构造，得块的类型集合V；1
‑
2)全0行和全0列的位置编码：若采用定长编码，m个全0行分布在s行中的种情况需要编码长度为n个全0列需要，采用所有节点度为0或2的完全二叉树对行列位置进行编码，对m个全0行分布的种情况，设完全二叉树的叶子节点数为从上到下从左到右，按广度优先方式遍历完全二叉树，从1开始按遍历顺序对叶子节点进行编号，结果为1,2,3,
…
,第i个叶子节点对应m个全0行分布在s行中的第i种情况，令完全二叉树左子树编码为0，右子树编码为1，从根节点开始按深度优先方式遍历叶子节点，得叶子节点编码，即得m个全0行分布在s行中的编码，总数为同理得n个全0列分布在s行中的编码，总数为完全二叉树的高度当时，个叶子节点全部在二叉树的第h层，则对应的编码长度都为h
‑
1；当时，有个叶子节点在第h
‑
1层，对应的编码长度为h
‑
2，而剩下的叶子结点在第h层，编码长度为h
‑
1，设m个全0行分布在s行中的第种情况编码长度为l
m,i
，则：同理，得n个全0列分布在s列中的第种情况编码长度l
n,j
，从而得m个全0行和n个全0列的位置编码及对应的码长；2)全0行和全0列...

【专利技术属性】
技术研发人员：张显全，贺飞逸，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：