[发明专利]一种基于双层嵌入的高嵌入率的可逆数据隐藏方法

说明书

本发明公开了一种基于双层嵌入的高嵌入率的可逆数据隐藏方法，其具体步骤包括：1、分解图像位平面；2、溢出像素处理并建立位置图；3、图像中可逆数据隐藏；4、数据提取与图像恢复。本发明能更充分利用图像的冗余空间，在保证图像质量的同时，达到较高的嵌入容量。

技术领域

本发明属于数字图像隐写技术领域，具体来说是一种基于双层嵌入的高嵌入率的明文域的可逆数据隐藏方法。

背景技术

数字图像隐写术的基本原理是利用图像、视频、音频、文本等数字载体中存在的人类感知系统不敏感的冗余信息的特性，将待传递的秘密信息隐藏到该冗余信息中，嵌入信息后的载密载体表面上和普通载体一样，使得可能的攻击者很难觉察到秘密信息的存在，从而保证了信息安全隐蔽的传输。但在某些特定行业，数据隐藏并不能满足需求，如医疗学和军事学等。这些行业对安全性和隐私保护要求更高，不允许在数据传输过程中出现任何的图像失真。因此，可逆数据隐藏应运而生。

数据隐藏根据原始图像是否加密可以分类为基于明文域或密文域的可逆数据隐藏。因为明文域并不会对原始图像加密，所以若是嵌入大量的秘密数据就会产生大量失真，被第三方识别出来，所以一般明文域嵌入容量比较受限。近些年，许多方法为了提高嵌入容量，将数据嵌入过程转移到了高位面之中，图像位面越高，可以产生的冗余空间就会越大，从而得到更大的嵌入率。但是，因为许多算法的局限性，大量嵌入数据会导致图像质量降低明显，许多方法对图像的冗余空间利用不充分，直接导致了嵌入率低下的事实。这表明明文域中的可逆数据隐藏方案对图像冗余空间的使用仍存在很大的局限性。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于双层嵌入的高嵌入率的可逆数据隐藏方法，以期能通过新的嵌入准则提高对图像潜在的冗余信息的利用率，从而能在保证安全性图像质量的前提下实现数字图像的高嵌入率。

本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于双层嵌入的高嵌入率的可逆数据隐藏方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、分解图像位平面：

获取一张长×宽为h×w的灰度图像I，并利用式(1)计算灰度图像I中的第i行第j列的像素点的位面值P_i,j：

P_i,j＝H_i,j+l_i,j   (1)

式(1)中，H_i,j表示像素点的位面值P_i,j的第i行第j列的高位面像素点，并由式(2)得到，l_i,j表示像素点的位面值P_i,j中第i行第j列的像素点的低位面值，并由式(3)得到，由所有像素点的低位面值构成灰度图像I中的I_LSB平面，i∈[1,h],j∈[1,w]；

式(2)和式(3)中，c_i,j,k表示第i行第j列的像素点转换为八位二进制后的第k个二进制的值，n表示二进制的分割位置；

利用式(4)计算得到灰度图像I中第i行第j列的高位面像素点的高位面值h_i,j，并由所有像素点的高位面值构成灰度图像I中的I_HSB平面；

h_i,j＝H_i,j/2ⁿ   (4)

步骤2、溢出像素处理并建立位置图：