[发明专利]一种基于自适应预测编码的加密图像可逆信息隐藏方法

说明书

本发明公开一种基于自适应预测编码的加密图像可逆信息隐藏方法，是基于不同特征计算纹理复杂度对图像块进行分类，针对不同类型块的像素相关性差距较大，对不同的块运用不同的压缩算法；利用自适应权重预测法，缩小原像素值和预测值之间的差距，提高压缩效率，以此增加嵌入容量。平滑块根据不同的预测误差，使用不同的像素级压缩方法，纹理块采用了优化自适应权重预测的块级压缩方法，给秘密信息的嵌入提供了足够的空间。本发明具有压缩效率高、嵌入容量大、完全可逆、安全性及不可见性好等优点。

技术领域

本发明涉及一种加密图像可逆信息隐藏方法，尤其是一种基于自适应预测编码的加密图像可逆信息隐藏方法。

背景技术

图像是多媒体中最为常见的形式，比如生活办公、医疗诊断等等，数据隐藏技术是保证图像数据安全的手段之一。早期数据隐藏技术能够将数据嵌入，但提取时会导致图像信息失真。可逆数据隐藏(Reversible data hide，RDH)可以将图像的认证信息和附加信息嵌入并且能够完美提取，同时保留原始数据，通过提取的认证信息判断图像的真伪。

目前RDH研究的方法主要有无损压缩(LC)、差分扩展(DE)、像素值排序(PVO)、直方图平移(HS)和预测误差扩展(PEE)等。Chen等人使用扩展游程编码和最高有效位(MSB)平面重排机制，通过无损压缩图像的MSB平面腾出嵌入空间。该方案具有较高的嵌入率和图像质量，不足在于MSB平面的像素分布不确定，当遇到纹理度大的区域，压缩的效率就大大降低，从而导致腾出的嵌入空间减小。Wang等人首先对图像进行块级加密和块置乱，再用块左上角像素预测其余像素腾出嵌入空间，最后将像素块重排保证可逆。该方案加密效果好，嵌入容量有所提升，缺点在于第一在于使用2*2块会降低像素之间的相关性，使得预测准确性偏低及嵌入容量有所减少，第二存储的位置图信息都集中于前面部分的块中，若其受到攻击，整个图像的分块压缩信息无法提取，从而导致无法还原和提取信息，即存在着预测忽略相关性和位置图存储过于集中等问题。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种基于自适应预测编码的加密图像可逆信息隐藏方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于自适应预测编码的加密图像可逆信息隐藏方法，依次按照如下步骤进行：

步骤1.将图像按照纹理度划分为平滑块和纹理块；

步骤2.对平滑块根据不同的预测误差进行像素差值压缩或像素位平面压缩；

步骤3.对纹理块进行优化自适应权重预测的块级压缩；

步骤4.分别对平滑块和纹理块进行信息嵌入，再将嵌入后的块还原形成载密块，最后将所有载密块组合形成载密图像；

步骤5.使用拥有的密钥进行图像恢复或/和信息提取。

所述步骤1具体如下：

步骤1.1将图像img_origin分为4*4的块；

步骤1.2计算图像img_origin子块纹理度：

步骤1.2.1依据公式(1)计算子块能量值：

其中g代表的是灰度共生矩阵，d，θ是两个灰度之间的距离和方向，k表示子块的大小；

步骤1.2.2依据公式(2)计算子块的熵；

步骤1.2.3依据公式(3)计算子块对比度；

步骤1.2.4通过均方误差给所有子块的能量、熵和对比度三个特征值分配不同权重，并计算最终特征值J、H、D；