申请/专利权人：广西师范大学

申请日：2024-04-07

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN118264815A

主分类号：H04N19/467

分类号：H04N19/467;H04N19/463;H04N19/176;H04N19/122

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.28#公开

摘要：本发明公开了一种全零块编码压缩的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述方法对位平面块进行全零块编码压缩并嵌入秘密数据，提取秘密数据后无损恢复原始图像，包括如下步骤：1）全零块编码的位平面块压缩；2）基于全零块编码压缩的信息隐藏；3）基于全零块编码压缩的原始图像恢复和秘密数据提取。这种方法具备无损恢复原始载体、嵌入容量高的优点，实用性强。

主权项：1.一种全零块编码压缩的密文域可逆信息隐藏方法，其特征在于，所述方法对位平面块进行全零块编码压缩并嵌入秘密数据，提取秘密数据后无损恢复原始图像，包括如下步骤：1全零块编码的位平面块压缩：对大小为H×W的原始图像进行预测得到预测差值，预测差值的大小与图像大小相同，取值范围为[-255,255]，用大小为H×W的二维数组记录预测差值的符号，负数差值的符号为1，非负差值的符号为0，对所有预测差值取绝对值，称为差值图像，差值图像高位位平面具有0多1少的特点，很多区域元素值全为零，根据这些全零区域对位平面块进行编码压缩，利用自然图像相邻像素、水平像素、垂直像素之间的相关性匹配尽可能多的全零块，设计方块、行块和列块3种类型块，如果这些块较大则块中元素较多，块中元素全为0的概率小；如果块太小，则组成位平面块时所需的块数量多，会增加编码的长度，将方块、行块和列块的大小分别设置为2×2、1×4和4×1，每个块各包含4个元素，行块的宽度和列块的高度均为4，每个位平面块的大小为4的倍数，若位平面块的大小为s×s，用上述3种块构成位平面块，则s的最小值为4，大小为4×4的位平面块包含16个元素，需要由4个块组成，设这4个块分别为A1A2A3A4，共有9种组成方式，具体组成方式如下：1-1由4个单一类型的块组成，共有3种方式，分别为：A1A2A3A4均为方块，A1A2A3A4均为行块，A1A2A3A4均为列块；1-2由2个方块和2个行块组成，共3种方式：A1A2为方块，A3A4为行块；A2A3为方块，A1A4为行块；A3A4为方块，A1A2为行块；1-3由2个方块和2个列块组成，共3种方式：A1A2为方块，A3A4为列块；A2A3为方块，A1A4为列块；A3A4为方块，A1A2为列块；若大小为8×8的位平面块由4个互不重叠大小为4×4的位平面块组成，则组成方式高达94＝6561种，位平面块大小设置为4×4；根据位平面块的组成方式，对组成位平面块的4个块进行标记，通过标记实现位平面块的压缩，设Ai的元素为aij，其中，i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4，标记为ti，则： 若ti＝0，则Ai为全零块；ti＝1，则Ai为非全零块；在对位平面进行压缩时，采用块标记区分全0块和非全0块，全0块数据不保留，采用块标记进行恢复，非全0块数据保持不变，位平面块的全零块编码压缩数据包括两部分：4比特的块标记t1t2t3t4和非全零块的数据，设位平面块包含m个全零块、压缩空间为E，则有：E＝4m-4，由m值可得位平面块的压缩空间E，当m≥2时，E≥4，位平面块为可压缩位平面块；当0≤m2时，E≤0，位平面块为不可压缩位平面块；2基于全零块编码压缩的信息隐藏：将差值图像划分为4×4大小的互不重叠的图像块B1,B,…,Bk，其中表示向下取整，通过对差值图像块的压缩实现图像压缩，得到压缩空间隐藏信息，对图像块进行压缩时，按照从高位平面到低位平面的顺序，记录高位连续全零位平面块的高度，余下的位平面块从高到低用全零块编码压缩，统计连续可压缩位平面块的高度并得到这些位平面块的全零块编码压缩数据；剩余的为不可压缩位平面块，差值块的8个位平面块划分为高位p个连续全零位平面块、q个连续可压缩位平面块以及低位的8-p-q个不可压缩位平面块三个部分，p,q∈[0,8]，设差值块的压缩空间为C，第i个可压缩位平面块的全零块的个数为mi，全零位平面块的压缩空间为16，记录p和q各需3比特，则： 位平面块共有9种组成方式，采用压缩空间最大的位平面块组成方式进行压缩，要正确地恢复位平面块，必须记录选择的位平面块组成方式，如果每个位平面块都记录，则需要的空间就大，图像差值块的所有位平面块采用相同的组成方式，设组成方式为Fi时差值块的压缩空间为CFi，Fopt为差值块的最优组成方式，则： 这样完成对每个差值图像块的压缩，设差值块的压缩数据为CBi，i＝1,2,…,k，每个差值块压缩数据的构成为：Fopt、p、q、AZC1,AZC2,…,AZCq、SEQ1,SEQ2,…,SEQ8-p-q，其中Fopt为差值块的位平面块组成方式、p为高位连续全零位平面个数、q为连续可压缩位平面块个数、AZC1,AZC2,…,AZCq为q个可压缩位平面块的全零块编码压缩数据、SEQ1,SEQ2,…,SEQ8-p-q为底部8-p-q个不可压缩位平面块的原始数据，位平面块原始数据需要按照从左至右从上至下的光栅扫描顺序转换为比特序列；将包括预测差值符号位在内的辅助信息、各差值块的压缩数据CB1、CB2、…CBk依次排列，设辅助信息的长度为LAUX，则获得的隐藏容量为： 在压缩腾出的空间中嵌入秘密数据实现信息隐藏得到载密图像，载密图像的数据构成为：辅助信息、CB1、CB2、…CBk、嵌入的秘密数据，其中CB1、CB2、…CBk为差值块的压缩数据；3基于全零块编码压缩的原始图像恢复和秘密数据提取：按照光栅扫描顺序将载密图像转换为二进制比特序列Q，按照和数据嵌入阶段相同的顺序提取辅助信息、各差值块的压缩数据和嵌入的秘密数据，包括：3-1从序列Q中提取长度为LAUX比特的辅助信息，包括预测差值符号位；3-2根据压缩数据CBi，i＝1,2,...,k，依次恢复各差值块Bi：3-2-1获取差值块Bi的Fopt、p和q；3-2-2将差值块Bi的高位连续p个位平面块的所有元素置零；3-2-3根据Fopt，从CBi中读取块标记t1t2t3t4，从j＝1开始，若tj＝0，j＝1,2,3,4，则Aj的所有元素置0；若tj＝1，从CBi中读取4比特数按块组成方式恢复Aj，A1A2A3A4恢复后，则得到恢复的可压缩位平面块，重复以上操作直至恢复q个可压缩位平面块；3-2-4恢复差值块的低位8-p-q个不可压缩位平面块：从CBi中读取16比特数据可恢复一个不可压缩位平面块；3-2-5根据以上p个全零位平面块、q个可压缩位平面块和8-p-q个不可压缩位平面块实现对Bi的恢复；3-3所有差值块恢复后可得到差值图像，根据差值图像及预测差值符号位可恢复原始图像；3-4秘密数据提取：从序列Q中恢复原始图像之后，余下的数据即为嵌入的秘密数据。

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百度查询： 广西师范大学 一种全零块编码压缩的密文域可逆信息隐藏方法

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