[发明专利]一种基于图像放大策略的二值图像可逆信息隐藏方法

说明书

本发明涉及数字取证、信息安全的领域，更具体地，涉及一种基于图像放大策略的二值图像可逆信息隐藏方法，该方法够实现在信息提取后无损地恢复原始图像。利用十字形模式块来放大原图以达到可逆信息隐藏的目的，通过对32种十字形模式块进行分析并分类，并选择合适的模式块作为参考模式块，以得到视觉质量较好的参考图；在确定参考模式块后，分析原图中以每个像素点为中心的十字形模式块类型，采用设计的放大策略，将每个像素点放大成为一个2×2的块，得到参考图；最后采用一种块内可翻转像素的选择策略，翻转像素点，进行信息的嵌入。发明可用于信息安全特别是二值图像秘密信息传输方面。

技术领域

本发明涉及属于数字取证、信息安全的领域，更具体地，涉及一种基于图像放大策略的二值图像可逆信息隐藏方法。

背景技术

现有随着互联网的普及、通信和计算机技术的飞速发展，信息传播途径变得越来越广泛，而信息保密变得非常重要，收发双方希望能够秘密地进行信息交流。出于对信息保密即安全性的考虑，人们提出了各种各样的信息隐藏技术来传输信息，这些技术大部分是以多媒体载体，如音频、视频、图像等作为载体，然后在载体上嵌入秘密信息，在公共信道上传播。图像相比音频、视频等，使用频率更高，传播速度更快，因此常被用作信息隐藏的载体。而相较于彩色图像和灰度图像，二值图像的结构更简单、所占空间更小、传播速率更快，被广泛应用于传真通信、数字签名等应用中。因此，研究以二值图像为载体的信息隐藏技术是一个非常重要的工作。

图像信息隐藏是将秘密信息嵌入到图像载体中，然后生成一张隐写图像，用于公共信道传输。与灰度图像和彩色图像不同，二值图像是只有“0”和“1”两个值的图像，在二值图像中进行信息隐藏需要通过翻转像素点实现，目前二值图像信息隐藏方法根据对可翻转像素点的选择方法，具体可以分为两大类：一类是基于翻转像素点扰动度量的二值图像信息隐藏方法，例如基于扰动失真度量的嵌入位置选择方法，这类方法通过评估每个像素点翻转带来的视觉失真影响，得到每个像素点的翻转分数，根据分数高低来嵌入信息，还有基于图像边缘像素点的嵌入位置选择方法，这类方法通过跟踪图像边缘位置或者像素块的连通性来得到边缘像素点，然后进行信息嵌入。另一类是基于可翻转像素点定位的二值图像信息隐藏方法，例如基于自适应的边缘网格的方法来跟踪图像中的所有边缘位置，尽可能多地找到图像中所有的边缘点，特别是位于“l-shape”模式的中心像素点。

可逆信息隐藏技术是指在提取信息后能够无损地恢复原图。上述的方法通常都是不可逆的，现有的可逆方法主要是基于游程的可逆信息隐藏方法，该类方法是通过找到一对直方图对来进行数据嵌入，方法简单容易实现，但是嵌入容量不高，还有基于模式替换的方法，来提高嵌入容量，但是需要记录的辅助信息较多，需要记录边界图像中所有PF模式的位置坐标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于图像放大策略的二值图像可逆信息隐藏方法，该方法不需要记录额外的辅助信息，只需要双方约定一个秘钥，方法简单。

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：一种基于图像放大策略的二值图像可逆信息隐藏方法，其中，包括以下步骤：

S1.放大图像，输入原始图像X，其大小为W×H，使用图像放大策略将图像放大，得到大小为2W×2H的参考图RX；该大小已经足够满足算法的要求，在本发明中，原图也被放大为2W×2H，得到参考图RX。如果要放大得更大，一方面可能会影响在信道上传输的效率，另一方面需要另外设计新的算法提高嵌入容量；

S2.分块，根据放大策略和基于块嵌入的策略，同时为了保证嵌入率，将参考图RX分为非重叠的2×2的块；

S3.选择并置乱，全黑或全白块(块内像素值全为0或1)中翻转像素值对视觉质量会有明显的影响，选择所有的非全黑或非全白块组成一个块序列S，使用一个随机序列用做密钥K去置乱块序列S，得到一个新的序列S₁；