基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法技术

本发明专利技术提供一种基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法，包括：图像所有者基于像素预测值和高位位平面预测完成图像无损压缩，以及将辅助数据嵌入数据嵌入空间；图像解压方解压缩并恢复高位位平面数据后可无损恢复原始图像；云端数据嵌入者根据密钥可以提取辅助数据并定位预留的数据嵌入空间，进而完成数据嵌入得到载密加密图像；授权接收者根据拥有的密钥权限可正确提取嵌入数据或无损恢复原始图像。本发明专利技术既能实现图像无损压缩与解压缩，也能实现加密图像大容量的可逆信息隐藏，进一步加强了图像内容的保护。进一步加强了图像内容的保护。进一步加强了图像内容的保护。

【技术实现步骤摘要】
基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法


[0001]本专利技术涉及基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法。

技术介绍

[0002]随着云计算与大数据的兴起，安全的密文域数据处理技术应运而生。该技术可实现了数据加密与信号处理两个领域的融合，既顺应了云时代存储和计算网络化的发展趋势，又能对多媒体数据进行有效保护，从根本上解决云环境下多媒体的处理开放性与数据安全性之间的矛盾。加密图像可逆信息隐藏是密文域信号处理中的研究热点之一。
[0003]加密图像可逆信息隐藏是由可逆信息隐藏技术融合加密技术发展而来，主要分成加密后生成嵌入空间和加密前生成嵌入空间两大类。其中，加密前生成嵌入空间的方法在图像加密前充分利用图像的相关性生成尽可能大的数据嵌入空间，其生成数据嵌入空间的方式与图像无损压缩之间存在千丝万缕的联系，但对于如何一方面实现图像无损压缩另一方面在图像加密前生成大容量的数据嵌入空间，现有技术中还无有效方案。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法，既能实现图像无损压缩与解压缩，也能实现加密图像大容量的可逆信息隐藏，进一步加强了图像内容的保护。
[0005]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法，包括：
[0007]图像所有者根据如下步骤对图像进行无损压缩或者加密：
[0008]步骤S1、将2
H
级像素值的原始图像X除左上角第一个像素外，其余像素均作为被预测像素，利用被预测像素周围像素相关性得到像素预测值；
[0009]步骤S2、根据原始图像X从高到低依次得到H个二位值平面X
k
，X
H
‑1为最高位位平面，X0为最低位位平面，其中，0≤k≤H
‑
1；
[0010]步骤S3、设预测压缩的位平面个数为L，将X
H
‑1，
…
，X
H
‑
L
个位平面进行预测得到L个高位位平面预测准确度二值数据M
H
‑1，
…
，M
H
‑
L
，采用二值数据无损压缩算法无损压缩M
H
‑1，...，M
H
‑
L
，得到压缩数据M
′
H
‑1，...，M
′
H
‑
L
；其中，1≤L≤H；
[0011]步骤S4、针对不同的L值，按照步骤S3进行高位位平面预测后得到对应的压缩数据，分别计算各压缩数据与对应的剩余低位位平面数据之和，比较各L值对应的该和数据，以得到压缩效果最好的最优预测压缩的位平面个数L
opt
；
[0012]步骤S5、若仅进行无损压缩，记录L
opt
值，将经二值数据无损压缩后得到的高位位平面压缩数据与低位位平面数据组合即可得到压缩数据C；若要密文域可逆隐藏生成数据嵌入空间，则继续进入步骤S6；
[0013]步骤S6、记录L
opt
值、以及的数据长度，预留若干比特数据位，
用数据替换的数据得到将通过流加密得到数据；
[0014]步骤S7、将L
opt
值、的数据长度值经加密后替换的数据长度值经加密后替换预留的数据位得到将与与组合得到含嵌入空间的加密图像Y，并将该加密图像Y上传云服务器；
[0015]图像解压方对压缩数据C分解解析出经二值数据无损压缩后的高位位平面压缩数据以及低位位平面数据，将该高位位平面压缩数据进行无损解压缩得到解压缩数据流，利用该解压缩数据流与低位位平面数据依次恢复所有像素；
[0016]云端数据嵌入者从加密图像Y中提取并解密得到最优预测压缩的位平面个数以及各高位位平面压缩数据的长度值，根据该长度值定位出高位位平面上的数据嵌入空间，将附加数据加密后嵌入这些数据嵌入空间，再重组所有位平面，得到载密加密图像Z；
[0017]授权接收者定位载密加密图像Z高位位平面的数据嵌入位置，提取嵌入数据并解密得到附加数据；或提取并解密得到辅助数据，根据辅助数据恢复高位位平面预测准确度二值数据和低位位平面数据，对该平面准确度二值数据进行无损解压缩得到解压缩数据流，利用该解压缩数据流与低位位平面数据依次恢复所有像素。
[0018]进一步的，所述步骤S4中，将L值从1遍历到H，计算不同L值进行高位位平面预测后得到的压缩数据与对应的剩余低位位平面数据之和得到的压缩数据与对应的剩余低位位平面数据之和找到最佳L
opt
值，使得其中，M
×
N为图像大小。
[0019]进一步的，所述步骤S5中，若仅进行无损压缩，用比特记录L
opt
值，所述步骤S6中，用比特记录L
opt
值、用比特记录高位位平面压缩数据的数据长度，最高位位平面预留比特，其余高位位平面预留比特。
[0020]进一步的，所述步骤S6中，用第一密钥Key1生成H个大小为M
×
N的二值随机数R
H
‑1，R
H
‑2，
…
，R0，将该二值随机数分别与，将该二值随机数分别与通过流加密按位异或运算得到加密数据加密按位异或运算得到加密数据
[0021]进一步的，所述步骤S7中，用第二密钥Key2对L
opt
值、M
′
H
‑1的长度值加密，加密后的数据替换Y
′
H
‑1的前比特数据得到Y
H
‑1，用第二密钥Key2对的长度值加密，加密后的数据分别替换的前比特数据得到
[0022]进一步的，所述图像解压方解压图像的过程具体为：
[0023]步骤U1、从压缩数据C中提取L
opt
值、高位位平面压缩数据以及低位位平面数据
[0024]步骤U2、将高位位平面压缩数据经二值数据无损解压缩得到解压缩数据
[0025]步骤U3、从解压缩数据和低位位平面数据中恢复原始图像X左上角第一个像素，用与压缩时相同的预测方法，按特定顺序依次预测下一个恢复像素，结合中对应比特位数据，恢复被预测像素；
[0026]步骤U4、恢复的被预测像素也将作为参考像素用于后续像素恢复，重复U3直到所有像素值均无损恢复，从而得到解压缩图像X。
[0027]进一步的，所述云端数据嵌入者嵌入数据的过程具体为：
[0028]步骤T1、从加密图像Y中提取并解密得到L
opt
值，的数据长度值；
[0029]步骤T2、根据的数据长度值，定位出这些高位位平面上的数据嵌入空间，将附加数据加密后直接嵌入到这些高位位平面上的数据嵌入空间里得到其余低位位平面分别与保持不变；
[0030]步骤T3、将与组合得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法，其特征在于：包括：图像所有者根据如下步骤对图像进行无损压缩或者加密：步骤S1、将2
H
级像素值的原始图像X除左上角第一个像素外，其余像素均作为被预测像素，利用被预测像素周围像素相关性得到像素预测值；步骤S2、根据原始图像X从高到低依次得到H个二位值平面X
k
，X
H
‑1为最高位位平面，X0为最低位位平面，其中，0≤k≤H
‑
1；步骤S3、设预测压缩的位平面个数为L，将X
H
‑1，
…
，X
H
‑
L
个位平面进行预测得到L个高位位平面预测准确度二值数据M
H
‑1，
…
，M
H
‑
L
，采用二值数据无损压缩算法无损压缩M
H
‑1，
…
，M
H
‑
L
，得到压缩数据M
′
H
‑1，
…
，M
′
H
‑
L
；其中，1≤L≤H；步骤S4、针对不同的L值，按照步骤S3进行高位位平面预测后得到对应的压缩数据，分别计算各压缩数据与对应的剩余低位位平面数据之和，比较各L值对应的该和数据，以得到压缩效果最好的最优预测压缩的位平面个数L
opt
；步骤S5、若仅进行无损压缩，记录L
opt
值，将经二值数据无损压缩后得到的高位位平面压缩数据与低位位平面数据组合即可得到压缩数据C；若要密文域可逆隐藏生成数据嵌入空间，则继续进入步骤S6；步骤S6、记录L
opt
值、以及的数据长度，预留若干比特数据位，用数据替换的数据得到将通过流加密得到数据；步骤S7、将L
opt
值、的数据长度值经加密后替换的数据长度值经加密后替换预留的数据位得到将与与组合得到含嵌入空间的加密图像Y，并将该加密图像Y上传云服务器；图像解压方对压缩数据C分解解析出经二值数据无损压缩后的高位位平面压缩数据以及低位位平面数据，将该高位位平面压缩数据进行无损解压缩得到解压缩数据流，利用该解压缩数据流与低位位平面数据依次恢复所有像素；云端数据嵌入者从加密图像Y中提取并解密得到最优预测压缩的位平面个数以及各高位位平面压缩数据的长度值，根据该长度值定位出高位位平面上的数据嵌入空间，将附加数据加密后嵌入这些数据嵌入空间，再重组所有位平面，得到载密加密图像Z；授权接收者定位载密加密图像Z高位位平面的数据嵌入位置，提取嵌入数据并解密得到附加数据；或提取并解密得到辅助数据，根据辅助数据恢复高位位平面预测准确度二值数据和低位位平面数据，对该平面准确度二值数据进行无损解压缩得到解压缩数据流，利用该解压缩数据流与低位位平面数据依次恢复所有像素。2.根据权利要求1所述的基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法，其特征在于：所述步骤S4中，将L值从1遍历到H，计算不同L值进行高位位平面预测后得到的压缩数据与对应的剩余低位位平面数据之和找到最佳L
opt
值，使得值，使得其中，M
×
N为图像大小。3.根据权利要求2所述的基于高位位平面预测的图像压缩与可逆数据隐藏方法，其特征在于：所述步骤S5中，若仅进行无损压缩，用比特记录L
opt
值，所述步骤S6中，用比特记录L

【专利技术属性】
技术研发人员：邱应强，董瑞峰，曾焕强，连琼凤，林晓丹，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：