[发明专利]一种加密图像可逆信息隐藏方法

说明书

本发明公开了一种加密图像可逆信息隐藏方法，其中包括获取原始图像，选取参考像素并通过原始图像生成对应的预测误差图；根据预测误差图生成霍夫曼编码表；通过预测误差图中的预测误差值和霍夫曼编码表进行类内偏移编码，生成压缩编码流；将原始图像的参考像素、原始图像的行数、霍夫曼编码表和压缩编码流的长度组成辅助数据，并通过DES加密生成加密辅助数据；结合压缩编码流和加密辅助数据构造加密图像；通过位替换嵌入的方式将加密图像处理成载密图像。本发明在提高嵌入容量和压缩编码性能的同时，能有效地抵抗现有的攻击算法来保证加密图像的安全性，并且算法具有较低的时间复杂度，更好地满足实际需求，使得在应用过程中更加安全高效。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种加密图像可逆信息隐藏方法。

背景技术

随着时代的进步，图像作为信息传递与存储的主要载体被广泛使用，伴随而来的图像内容安全与管理问题逐渐受到关注。结合现有图像加密技术和可逆信息隐藏技术，研究者提出了加密图像可逆信息隐藏(Reversible Data Hiding in Encrypted Image，RDHEI)以实现图像的隐私保护与安全管理，在军事，医学，云存储等方面都具有较为广泛的应用价值。

经过十多年的发展，RDHEI在隐藏容量、可逆性等方面取得了一系列研究成果。同时，RDHEI生成的加密图像的安全性、文件大小等也引起了研究者的关注。2020年，Chen等人(F.Chen，Y.Yuan，H.He，et al.“Multi-MSB compression based reversible data hidingscheme in encrypted images，”IEEE Transactions on Circuits and Systems forVideo Technology，2021，31(3)：905-916.)提出了一种基于多MSB压缩的加密图像可逆数据隐藏算法，该算法根据图像内容和所需隐藏容量自适应减少加密图像的像素数，既满足了所需附加信息的嵌入，又尽可能降低了加密图像的文件大小，有效提高了加密图像的存储和传输效率。不过，多位平面预测，位平面分块压缩和置乱异或加密的时间复杂度较高。另一方面，研究者利用霍夫曼编码的特性，提出了多种高容量RDHEI算法。Fu等人(Y. Fu，P.Kong，H.Yao，et al.“Effective reversible data hiding in encrypted image withadaptive encoding strategy，”Information Sciences，2019，494：21-36.)利用霍夫曼编码对图像块分类标记，Yin等人(Z.Yin，Y.Xiang，X.Zhang.“Reversible data hiding inencrypted images based on multi-MSB prediction and Huffman coding，”IEEETransactions on Multimedia，2020，22(4)：874-884.)使用霍夫曼编码标记原始与预测像素值相同的MSBs位数。由于霍夫曼编码良好的压缩编码特性，基于霍夫曼编码的RDHEI算法在提高隐藏容量的同时，还降低了时间复杂度。不过，现有基于霍夫曼编码RDHEI算法的压缩编码性能是否达到最佳，是一个值得研究的问题。