[发明专利]基于像素置换的自适应可逆信息隐藏方法

摘要

本发明涉及一种基于像素置换的自适应可逆信息隐藏方法。本发明通过构造了更高效的可嵌单位，并且针对不同载体图像的特点对其可嵌区域的EPP的灰度趋势进行差异化编码，最终通过像素置换嵌入信息。本算法在结合可嵌条件在提升嵌入容量的同时避免隐写过程给图像视觉质量造成过大影响。此外，增加了基于灰度趋势特征的可嵌像素对自适应预编码过程，更大程度上增加了算法嵌入容量。最后，采用像素置换的方式嵌入密位，使得算法具有灰度直方图稳定性。

主权项

基于像素置换的自适应可逆信息隐藏方法,其特征在于包括如下步骤：步骤1：可嵌像素对搜索步骤1.1.首先将矩形数阵分割成若干个不重叠2×3像素块，设载体图像像素尺寸为M×N，其像素块个数n计算公式如下：若由于载体图像尺寸问题，小部分像素不能按此构成2×3像素块则不对该部分像素进行任何后续处理；在空间域上,灰度载体图像可被看作是由像素灰度值按一定顺序排列组成的矩形数阵,可嵌像素对是该方法提出的密位嵌入单元；步骤1.2.将发送者与接收者事先分享好的密钥的每一位按顺序分配给每个像素块，密钥为伪随机二进制序列，且密钥长度与被嵌入像素块数一致；若像素块被分配到的密钥位为1，则将该像素块分割为两个类型1像素对；若像素块被分配到的密钥位为0，则将该像素块分割为两个类型0像素对；经过步骤1.1和1.2载体图像中的所有像素对已被密钥唯一确定并得到；步骤1.3.考虑到像素置换在之后过程中的有效性以及信息隐藏的不可见性,需要从所有像素对中筛选出全部EPP用于之后的密位嵌入过程，具体可嵌条件如下：条件(1)：经过某一密钥唯一确定了载体图分割结果后，对于确定类型的像素对，其对应类型的EPP的两个端点像素值必须不相等，其中不同类型像素对的端点像素位置不同；条件(2)：EPP内三个像素值中最大值与最小值的差必须小于阈值T；具体公式体现如下：|aep1‑aep2|＞0  (2)max{aep1,aep2,atp}‑min{aep1,aep2,atp}＜T  (3)其中，aep1、aep2为该像素对的两个端点像素；atp为该像素对的拐点像素；T为阈值；步骤(2)密位嵌入步骤2.1.EPP自适应预编码及压缩:首先，标记四种EPP，分别称为1L‑EPP、1R‑EPP、0L‑EPP与0R‑EPP；然后，分别统计该四种类型EPP在端点处的总体灰度趋势，并据总体灰度趋势对其进行自适应预编码；步骤2.2.必要信息的整合与嵌入：把嵌入的必要信息按功能分为三部分:定位图p1，用于载体还原的p'0以及秘密信息p2；其中，定位图p1是一个固定长度为16位的二进制序列，它的前4位由预编码过程确定,其剩余位用来确定秘密信息在被嵌入信息中的位置；步骤(3)密位提取与载体复原密位提取与载体复原是密位嵌入的逆过程,具体算法步骤如下：输入：密钥k,隐写图像I1；输出：秘密信息p2,载体图像I0；步骤3.1.读入I1，根据事先分享的密钥k在空间域对隐写图像进行分割，并利用条件(1)和条件(2)筛选出所有EPP；步骤3.2.选择前4个EPP，利用表2，根据该4个EPP的类型倒推得出p1的前4位；步骤3.3.提取被嵌入信息的第5至16位，即p1后12位，将该12位二进制数转换为十进制数，得到秘密信息p2的长度；步骤3.4.根据秘密信息长度从被嵌入信息中提取秘密信息p2；步骤3.5.提取被嵌入信息的中间p′0部分，利用表1将p′0解压为p0；步骤3.6.根据p1的前4位与前4个EPP，进行一次像素置换，从而将前4个EPP还原回信息嵌入之前；步骤3.7.将除去前4位的p0与除去前4位的被嵌入信息按顺序逐位对比；(1)若两位相同，不对该位对应的EPP做任何改变；(2)若两位不同，则置换对应EPP中的端点像素；至此，I1被完全还原为初始载体图像I0。