[发明专利]基于编码压缩的加密图像可逆信息隐藏方法

说明书

本发明公开了一种基于编码压缩的加密图像可逆信息隐藏方法，在加密之前将原始图像分为预测区域和非预测区域，计算预测区域像素预测值得到预测差值，对预测差值进行无损压缩，得到压缩数据；然后，随机生成载体数据，将非预测像素、压缩数据和载体数据进行加密重构图像。为了正确恢复原始图像，需确定码表隐藏信息，将码表信息和秘密信息一起隐藏在载体数据中实现可逆隐藏。对于载密图像，首先在载体数据中提取秘密信息，然后对非预测像素和压缩数据进行解密，根据码表信息将压缩数据进行解压得到预测差值，最后根据非预测像素和预测差值无损恢复原始图像。本发明方法相比于现有方法具有较大的隐藏容量，能完全实现可逆隐藏，实际应用价值大。

技术领域

本发明涉及信息安全领域和计算机技术领域，特别是一种基于编码压缩的加密图像可逆信息隐藏方法。

背景技术

加密图像的可逆信息隐藏方法是在不知道原始载体图像的情况下,直接将秘密信息嵌入到加密图像中，并在解密及信息提取后能够无损恢复出原始载体图像。载体图像以密文的形式传输或存储，同时确保载体图像和秘密信息安全性。在军事、商业、医疗和司法证据等对载体图像要求较高的领域具有广泛应用。例如,患者的医学图像加密后上传到医院的服务器或云中,管理者可将图像的相关信息,如所有者信息、拍摄时间、拍摄部位等嵌入到对应的密文中,通过提取嵌入信息和比对相应的关键词,可实现对密文图像的快速检索。

目前加密图像可逆信息隐藏大致可分为两类：第一类是未对原始图像进行预处理，直接对原始图像加密，将秘密信息隐藏在加密图像中。如通过对每个加密图像块最低3位有效位取反来嵌入1bit数据，接收端提取秘密信息后，利用空间相关性恢复载体图像。这类方法隐藏容量较小，并且恢复的载体图像可能存在错误，不能完全实现可逆隐藏。为此，研究人员利用低密度校验码(LDPC)、STC编码和湿纸编码等方法无损压缩加密图像像素二进制位，将秘密信息隐藏压缩空间，实现完全可逆隐藏。这种方法压缩率不高，隐藏容量较小。第二类是在加密之前对原始图像预处理，这类方法大多可实现完全可逆隐藏。首先对预处理后的图像加密，再进行隐藏。如加密之前，计算图像平滑像素，将秘密信息隐藏在平滑像素低位。由于像素低位被修改，因此平滑像素有多种可能值，计算与临近像素均值最接近的值，该值为原始平滑像素，实现无损恢复。

但是，现有的几类加密图像可逆信息隐藏方法，算法隐藏容量较小，并且恢复的图像与原始图像可能存在误差，不能完全实现可逆隐藏，实际应用价值较小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于编码压缩的加密图像可逆信息隐藏方法，应用预测算子计算预测值，确定图像预测差值，并对预测差值无损压缩，得到较大隐藏容量。

本发明基于编码压缩的加密图像可逆信息隐藏方法，在加密之前将原始图像分为预测区域和非预测区域，计算预测区域像素预测值得到预测差值，对预测差值进行无损压缩，得到压缩数据；然后，随机生成载体数据，将非预测像素、压缩数据和载体数据进行加密重构图像。为了正确恢复原始图像，需确定码表隐藏信息，将码表信息和秘密信息一起隐藏在载体数据中实现可逆隐藏。对于载密图像，首先在载体数据中提取秘密信息，然后对非预测像素和压缩数据进行解密，根据码表信息将压缩数据进行解压得到预测差值，最后根据非预测像素和预测差值无损恢复原始图像。

本发明基于编码压缩的加密图像可逆信息隐藏方法，具体步骤如下：

(1)确定载体数据

设原始未压缩的灰度图像I的大小为H×W，I(i,j)(0≤I(i,j)≤255,1≤i≤H,1≤j≤W)表示图像的像素值，图像像素预测区域为Ω＝{(i,j):3≤i≤H,3≤j≤W-1}；

对于像素I(i,j)，若则不对I(i,j)进行预测；