[发明专利]基于像素预测和块自适应编码的可逆数据隐藏方法

说明书

本发明公开了基于像素预测和块自适应编码的可逆数据隐藏方法，通过灰度图像进行分块，设定参考像素点，通过MED计算出像素预测值，作差得到预测误差，标记预测误差符号位，将预测误差图最高位面置为全零，对该图像进行块间、块内置乱，处理完成后利用流密码函数对灰度图像进行加密，再对加密图像其进行分块，对块内像素的高七位面从高到低分析，根据位面是否全零全一得到不同块类型，对长度t＜阈值T的加密块细分处理，分析该细分块的剩余位面，生成细分块指示符。根据块的恢复序列和块指示符进行块编码，进而得到可嵌入空间，将辅助信息放在最低位面。本发明方法解决了现有可逆数据隐藏方法中加密系统密钥空间小且抵抗攻击能力弱的问题。

技术领域

本发明属于数字图像加密技术领域，具体涉及基于像素预测和块自适应编码的可逆数据隐藏方法。

背景技术

随着云存储和隐私保护的发展，加密图像中的可逆数据隐藏(RDHEI)作为一种能够在图像加密域中嵌入额外数据、确保嵌入数据可以无错误提取、原始图像可以无损恢复的技术，受到了越来越多的关注。因此，许多研究人员致力于开发加密图像中的可逆数据隐藏(RDHEI)，它可以同时实现可逆数据隐藏和图像内容保护。RDHEI方法首先使用图像加密算法对原始图像进行加密，然后在图像加密域中嵌入额外数据，同时确保嵌入的数据可以无误提取，原始图像可以无损恢复。纵观目前现有的可逆数据隐藏图像加密方案，存在着诸如：加密系统密钥空间不够大以及抵抗各类攻击能力不足等弱点。故此，综合改进并有所创新的提出一套更为完善且安全性更强的可逆数据隐藏图像加密方法，是非常迫切与必要的。

发明内容

本发明的目的是提供基于像素预测和块自适应编码的可逆数据隐藏方法，解决了现有可逆数据隐藏方法中加密系统密钥空间小且抵抗攻击能力弱的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于像素预测和块自适应编码的可逆数据隐藏方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，读取原始图像像素信息，使用中值边缘预测器计算每个像素的预测值、预测误差值，将预测误差值转换为8位二进制，生成预测误差图，并确定溢出像素，标记溢出像素的位置形成位置图，压缩后记录为辅助信息；

步骤2，将步骤1得到的二进制预测误差值的最高有效位用作符号标记位，将符号标记位进行标记形成最高有效位位置图，将最高有效位位置图与最低有效位进行压缩记为辅助信息，再将预测误差图的最高位面置为全0，生成新预测误差图像；

步骤3，将步骤2得到的新预测误差图像分成大小相等不重叠的k个块，对所有块进行块间置乱、每个块内像素置乱，对每个块内像素进行异或操作，得到加密块，将加密块组合后生成加密图像E；

步骤4，将步骤3得到的每个加密块内的所有像素从最高有效位到第七有效位依次作对比，得到当前加密块中位面一致的序列和长度t，并根据长度划分加密块的类型，根据序列得到恢复序列，并将加密块细分为大小相等不重叠的细分块，将细分块内的所有像素t+1有效位面到第七有效位依次作对比，得到当前细分块中位面一致的序列和长度，根据长度划分细分块的类型，将细分块类型与加密块类型进行对应；

步骤5，统计步骤4得到的加密块每种类型的数量、通过所有细分块类型对应得到的加密块每种类型的数量，将两者数量之和作为最终加密块每个类型的数量，将最终加密块每个类型的数量用哈夫曼编码表示，得到块指示符，将每个加密块的块指示符与步骤3得到的恢复序列组合作为该加密块的块编码，将块编码嵌入当前加密块内前t有效位面内，前t有效位面内的剩余空间可用于嵌入秘密信息；

步骤6将步骤1与步骤2中的辅助信息与附加数据嵌入步骤3得到的加密图像E中的最低有效位面中，将剩余未嵌入最低有效位面中的信息嵌入前t MSB内的剩余空间内进行隐藏；

步骤7，将步骤6处理后的加密图像E进行加密处理，得到最终加密图像I_e。

本发明的特点还在于，

步骤1的具体过程为：