[发明专利]基于二维预测误差直方图自适应扩展的可逆信息隐藏方法

说明书

本发明提供了一种基于二维预测误差直方图自适应扩展的可逆信息隐藏方法，包括：将原始图像以棋盘格形式划分为黑色类像素和白色类像素两层，先后分别对黑色类像素和白色类像素执行下述步骤；对同一层像素中相临近的像素进行两两配对，预测像素值，得到二维预测误差直方图；根据所述二维预测误差直方图，通过自适应寻优的方法搜寻出最优的可逆映射策略；根据所述最优的可逆映射策略对图像进行秘密信息的嵌入。本发明通过自适应寻优的方式，找出最佳的可逆映射策略，在保证嵌入容量的前提下，降低嵌入失真，提高嵌入性能。

技术领域

本发明涉及信息安全技术领域，尤其涉及一种基于二维预测误差直方图自适应扩展的可逆信息隐藏方法。

背景技术

近年来，随着计算机科学和通信技术的飞速的发展，数字产品已经从简单的文字发展为图文并茂的产品，比如图像、视频和流媒体等。随着图像和视频等感知技术的进步和获取手段的普及，这些数字媒体的数量和种类在大幅度地增长，成为网络信息的重要组成部分。由于这些数字媒体具有拷贝无失真和便于编辑修改等特点，导致它们在带来信息和提供更好的服务的同时，也引发了版权纠纷、内容真伪和信息安全等诸多问题。其中，基于数字水印的信息隐藏技术可以在不影响原载体利用价值的基础上实现对秘密信息的有效隐藏，对于信息的保护起到了重要作用。

可逆信息隐藏技术(Reversible data hiding,RDH)是近年来非常热门的研究领域。信息隐藏技术是将数字化信息(也可称为水印)以不可见的方式嵌入到图像中，水印嵌入之后，即使可能会对图像的质量造成一定的破坏，但完全不影响图像的自身价值和正常使用。如果载密的图像在传输中没有发生变化，那么在接收端可以根据提取算法提取出隐藏信息。并且在嵌入的信息被检测和提取出来之后，嵌入水印的图像能够无失真地恢复为原始图像。所以将秘密信息嵌入图像之后，可以将载密图像作为有效的载体，实现信息的秘密传递。

由于图像自身存在较大的冗余性，同时人眼对图像中的某些信息具有一定的掩蔽效应，通过人眼无法发现图像中被嵌入了秘密信息。所以，信息隐藏技术可以隐藏信息的内容和秘密信息的存在，人们难以从一幅图像中判断是否存在秘密信息，难以窃取秘密信息，从而保证了秘密信息的安全。

预测误差扩展是目前较为流行的一类可逆信息隐藏技术，它通过统计像素值的预测误差直方图(Prediction-Error Histogram,PEH)进行可逆信息隐藏，预测误差较小的值被认为是处于图像的平滑区域，预测误差值较大的值被认为是处于复杂区域，通过设计某种映射策略对预测误差直方图进行修改，不同的预测误差值对应不同的修改方式，以此来达到秘密信息的嵌入的效果。但是目前的算法对映射策略的探索仍比较基础，且考虑的多为低维直方图，因而算法设计的灵活性不足，也无法体现利用高维直方图和最优映射策略的优势。

因此，亟需设计一种直方图修改映射策略，以在保证嵌入容量的前提下，提高嵌入性能。

发明内容

本发明提供了一种基于二维预测误差直方图自适应扩展的可逆信息隐藏方法，旨在针对不同图像的预测误差直方图特征，单一的直方图修改方法对应的映射策略已经无法满足所需的嵌入性能，通过寻优的方式，自适应地生成映射策略，以在保证嵌入容量的同时，减少嵌入失真，提高嵌入性能。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种基于二维预测误差直方图自适应扩展的可逆信息隐藏方法，包括：

将原始图像以棋盘格形式划分为黑色类像素和白色类像素两层，先后分别对黑色类像素和白色类像素执行下述步骤；

对同一层像素中相临近的像素进行两两配对，预测像素值，得到二维预测误差直方图；

根据所述二维预测误差直方图，通过自适应寻优的方法搜寻出最优的可逆映射策略；

根据所述最优的可逆映射策略进行秘密信息的嵌入。