[发明专利]基于像素差值编码的密文域图像的可逆数据隐藏方法

说明书

本发明公开了一种基于像素差值编码的密文域图像的可逆数据隐藏方法，其步骤包括：1、计算像素差值；2、图像加密；3、图像的密文域可逆数据隐藏；4、数据提取与图像恢复。本发明通过提出的图像编码方式提高对图像潜在冗余信息的利用率，从而能在保证图像安全性的同时获得较高的嵌入容量。

技术领域

本发明属于数字图像隐写技术领域，具体的说是一种基于像素差值编码的密文域图像的可逆数据隐藏方法。

背景技术

数字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，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在视觉方面和普通载体一样，使得潜在的攻击者很难觉察到秘密信息的存在，从而保证了秘密信息的安全传输。

然而，传统的信息隐藏技术存在一定缺陷，隐蔽信息提取后，载体图像不能完全复原，会给载体图像带来失真，在一些领域中，例如军事，医疗和银行，一点细微的错误也是无法容忍的。为了在提取秘密数据后，能将载体图像无损地恢复成原样，可逆数据隐藏逐渐成为了一种重要的信息隐藏技术。

基于对原始图像的加密与否，可逆数据隐藏技术又分为原始域的可逆数据隐藏和密文域的可逆数据隐藏。文献[Separable Reversible Data Hiding in EncryptedImage，2012]，首次提出了通过修改加密图像的最低有效位的可逆数据隐藏方法，取得了不错的效果。但是近年来提出的许多密文域图像可逆数据隐藏方法对图像的利用率都比较低，一些方法对图像划分位平面进行数据隐藏，然而很多方法由于提出编码方案的局限性，导致了图像的低位平面无法用于数据嵌入，直接造成了嵌入容量低的事实，这些问题表明密文域的可逆数据隐藏对图像潜在的冗余信息实现高利用率存在很大的困难。

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，提出一种基于像素差值编码的密文域图像的可逆数据隐藏方法，以期能通过新的图像编码方式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：

本发明一种基于像素差值编码的密文域图像的可逆数据隐藏方法的特点是按如下步骤进行：

步骤1、设定原始灰度图像I₀的长和宽为M×N，然后将原始灰度图像I₀按s×s的尺寸进行分块，从而得个图像块；计算第j个图像块的中间像素分别与第j个图像块中其他像素的差值，并选出绝对值最大的差值，记为

步骤2、利用伪随机数生成加密密钥k_e＝{k_e⁽¹⁾,k_e⁽²⁾}，其中，k_e⁽¹⁾表示第一个二值伪随机序列，所述第一个二值伪随机序列k_e⁽¹⁾的长度Len等于k_e⁽²⁾表示第二个二值伪随机序列，并由Len个子密钥k_e^(2,1),k_e^(2,2),...,k_e^(2,j),...,k_e^(2,Len)组成；其中，k_e^(2,j)表示第二个二值伪随机序列k_e⁽²⁾中第j个子密钥，且每个子密钥的长度等于s×s；j∈[1,Len]；

利用第一个二值伪随机序列k_e⁽¹⁾对每个图像块进行置乱操作；再利用第二个二值伪随机序列k_e⁽²⁾对第j个图像块内除中间像素之外的其余像素进行置乱操作，从而得到加密图像I_E；