[发明专利]基于多MSB分块编码的加密图像可逆数据加密解密方法

权利要求书

1.基于多MSB分块编码的加密图像可逆数据加密方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤1、将M×N大小的原始图像I_o分为m个n×n大小的非重叠块；

步骤2、生成图像加密秘钥K_e，采用Runge-Kutta方法将K_e输入到Logistics-Logistics级联混沌系统中，生成一个混沌序列，以块为单位将原始图像I_o做加密处理，得到加密图像I_e；

步骤3、将加密图像I_e中的m个非重叠的块根据块内像素的多个最高有效位相关性的高低将块划分为平滑块和粗糙块，将平滑块用“1”来标记，粗糙块用“0”标记，故此位置图的长度即为m比特，其二进制位置图L的生成公式如下：

生成位置图L来标记每个块为平滑块或是粗糙块；

步骤4、对平滑块分类后，每个平滑块的前x＝{1,2,3,4,5,6,7}个位面都将通过位替代的方式被压缩，以供嵌入额外的数据，其平滑块类型越大可供嵌入的位平面数量越多，对粗糙块进行多MSB分块编码的具体步骤为：

首先计算加密图像I_e中粗糙块像素的预测值，其预测规则为：

①第一个行第一列像素I_e(1,1)的预测值为它本身；

②如果当前像素位于第一行，则其左侧相邻像素的值为它的预测值；

③如果当前像素位于第一列，则其上方相邻像素的值为它的预测值；

④对于其他粗糙块像素I_e(i,j)，其预测值使用MED中值边缘检测方法计算得出，计算公式如下：

其中a＝I_e(i-1,j-1),b＝I_e(i,j-1),c＝I_e(i-1,j)，是I_e(i,j)所对应的预测值；接下来，使用以下公式将原始值和预测值分别转换为两个8位的二进制序列：

其中P^k(i,j)和分别为原始值和预测值所对应的二进制序列，从最高有效位MSB到最低有效位LSB，比较这两个序列，直到其中某一位不同；随后用标签值ε来标记其原始值与预测值序列之间从MSB到LSB中共有多少位相同，计算公式如下：

取两个序列的前7位来做处理，修正图像中的第一行第一列像素I_e(1,1)将作为唯一的参考像素Ref被存储，扫描所有粗糙块像素，并通过上述步骤处理，获得所有粗糙块像素对应的标签图τ；

标签值ε共有八种取值的可能，即{0，1，2，3，4，5，6，7}，相应定义了8个哈夫曼码来表示这八种标签值，即{“00”，“01”，“100”，“101”，“1100”，“1101”，“1110”，“1111”}；通过标签图τ，计算不同类型标签值的数量，再根据其出现频率从高到低对这八种标签进行排序，依次分配8种哈夫曼码；8个哈夫曼码组成的哈夫曼编码规则Rule为辅助数据的一部分；

哈夫曼编码后的标签图τ的长度可通过以下公式计算：

其中n_t表示粗糙块中标签值为t像素的数量，c_t表示相应哈夫曼码的长度，其中必要的辅助数据包括：哈夫曼编码规则Rule、标签图τ以及参考像素Ref；

步骤5、按顺序将步骤4中产生的所有的辅助数据嵌入加密图像I_e中；

步骤6、利用数据隐藏秘钥K_h对嵌入数据d进行加密，得到秘密数据d_e，将秘密数据d_e存储在步骤5的加密图像I_e的剩余可嵌入位置中，得到载有秘密数据的载密图像I_ew。

2.根据权利要求1所述的加密方法，其特征在于，所述的步骤1中m＝M×N/n²，原始图像I_o所有像素的最低位面原始数据用一个二进制序列L_sb保存。