基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法及系统技术方案

本发明专利技术属于信息安全技术领域，提供了基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法及系统，设计了一个更通用的MHM框架去定义多个空间扩展，不是在每个PEH中只选择一对展开空间，而是在每个PEH中使用多对展开空间进行展开。此外，通过建议的扩展空间选择策略，优化了嵌入性能。因此，根据分布的锐度，允许多个PEH以不同的容量嵌入，即由更平滑的像素组成的低折射率PEH以比高折射率像素更大的容量嵌入。折射率PEH以比高折射率像素更大的容量嵌入。折射率PEH以比高折射率像素更大的容量嵌入。

【技术实现步骤摘要】
基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法及系统


[0001]本专利技术属于信息安全
，尤其涉及基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]现有的可逆数据隐藏方法包括基于直方图移位和差分扩展，直方图移动使用图像直方图的峰值点来嵌入数据，而差分扩展通过扩展两个像素之间的差分来嵌入数据。目前直方图采用多重直方图修改(MHM)，通过MHM，可以对多个直方图进行不同的修改，以获得良好的嵌入性能。但是，由于对每个像素值的最大修改为1，因此只允许扩展预测误差直方图(PEH)中的一对空间来进行数据嵌入。这个缺点导致了低容量，并限制了其对高容量场景的扩展。

技术实现思路

[0004]为了解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题，本专利技术提供基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法及系统，其利用预测像素多方向的预测提高精度，并设计了一个更通用的MHM框架去定义多个空间扩展。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一个方面提供基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法，包括如下步骤：
[0007]获取原始图像，对原始图像进行预处理，将原始图像像素按照棋盘图案分成阴影层和空白层，分别在阴影层和空白层两层像素上进行数据嵌入；
[0008]采用定向扩展预测法，对像素的水平和垂直方向分别进行预测，选择两个方向中预测误差小的作为预测像素的预测误差，得到图像所有像素的预测误差，在满足嵌入条件下，将所有像素的预测误差根据不同平滑度级别绘制成多个预测误差直方图；
[0009]多个预测误差直方图选择各自适应的扩展空间对，采用多重直方图修改方法进行自适应修改，在每个预测误差直方图中使用多对展开空间进行展开，根据分布的锐度，多个预测误差直方图以各自适应的容量嵌入数据。
[0010]本专利技术的第二个方面提供基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏系统，
[0011]包括：
[0012]原始图像预处理模块，被配置为：获取原始图像，对原始图像进行预处理，将原始图像像素按照棋盘图案分成阴影层和空白层，分别在阴影层和空白层两层像素上进行数据嵌入；
[0013]预测误差直方图生成模块，被配置为：采用定向扩展预测法，对像素的水平和垂直方向分别进行预测，选择两个方向中预测误差小的作为预测像素的预测误差，得到图像所
有像素的预测误差，在满足嵌入条件下，将所有像素的预测误差根据不同平滑度级别绘制成多个预测误差直方图；
[0014]数据嵌入模块，被配置为：多个预测误差直方图选择各自适应的扩展空间对，采用多重直方图修改方法进行自适应修改，在每个预测误差直方图中使用多对展开空间进行展开，根据分布的锐度，多个预测误差直方图以各自适应的容量嵌入数据。
[0015]本专利技术的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。
[0016]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法中的步骤。
[0017]本专利技术的第四个方面提供一种计算机设备。
[0018]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法中的步骤。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术为了更高的容量，改进了预测方法，利用预测像素多方向的预测提高精度，并设计了一个更通用的MHM框架去定义多个空间扩展，即不是在每个PEH中只选择一对展开空间，而是在每个PEH中使用多对展开空间进行展开。此外，通过建议的扩展空间选择策略，优化了嵌入性能。因此，根据分布的锐度，允许多个PEH以不同的容量嵌入，即由更平滑的像素组成的低折射率PEH以比高折射率像素更大的容量嵌入，这是传统的MHM方法无法实现的。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1是本专利技术实施例一基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法流程示意图；
[0023]图2是本专利技术实施例一像素棋盘式分层示意图；
[0024]图3是对单一直方图进行修改的一个例子示意图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0026]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0027]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0028]术语解释
[0029]RDH：(reversible data hiding)，可逆数据隐藏；
[0030]PEH:(Prediction Error Histogram)，预测误差直方图；
[0031]可逆数据隐藏(RDH)是关于如何在不引入永久失真的情况下可逆地将数据嵌入到数字工作中的研究。与传统的数据隐藏不同，RDH提供了一个在敏感领域处理信息处理的关键，因为它具有恢复秘密数据和原始媒体的完美能力。由于这些特点，RDH在许多多媒体应用中发挥着重要的作用，如医学图像处理、多媒体存档管理、图像转码、三维网格模型保护等。
[0032]对于RDH，嵌入性能是通过嵌入容量与图像保真度之间的权衡来衡量的。容量对应于隐藏数据的数量，保真度是标记图像相对于原始图像的峰值信噪比(PSNR)。RDH方法的所需容量取决于应用它的特定场景。例如，在医院信息系统中，患者信息、医生诊断等治疗信息等许多信息应该隐藏在医疗图像中。在这种情况下，确实需要一个高容量来容纳如此大的有效载荷。此外，高容量的嵌入创造了一个战略优势，帮助编码器为每个媒体嵌入更多的数据，因此使用不太明显的媒体来进行安全的数据传输。因此，被发现的风险可能会降低。然而，容量的增加往往是以扭曲为代价的。因此，有必要在保持失真率低的同时实现高容量。
[0033]实施例一
[0034]本专利技术提出了一种有效的高容量嵌入解决方案，为了更高的容量，改进了预测方法，利用预测像素多方向的预测提高精度，并设计了一个更通用的MHM框架去定义多个空间扩展，即不是在每个PEH中只选择一对展开空间，而是在每个PEH中使用多对展开空间进行展开。此外，通过建议的扩展空间选择策略，优化了嵌入性能。因此，根据分布的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法，其特征在于，包括如下步骤：获取原始图像，对原始图像进行预处理，将原始图像像素按照棋盘图案分成阴影层和空白层，分别在阴影层和空白层两层像素上进行数据嵌入；采用定向扩展预测法，对像素的水平和垂直方向分别进行预测，选择两个方向中预测误差小的作为预测像素的预测误差，得到图像所有像素的预测误差，在满足嵌入条件下，将所有像素的预测误差根据不同平滑度级别绘制成多个预测误差直方图；多个预测误差直方图选择各自适应的扩展空间对，采用多重直方图修改方法进行自适应修改，在每个预测误差直方图中使用多对展开空间进行展开，根据分布的锐度，多个预测误差直方图以各自适应的容量嵌入数据。2.如权利要求1所述的基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法，其特征在于，所述嵌入条件为：预测误差限定为两个方向上的预测误差同符号，即两者都大于等于零或者都小于零；或，预测像素值在两个方向上的预测值的平均值加上一和最大预测值之间或在两个方向上的预测值的平均值减去一和最小预测值之间的像素。3.如权利要求1所述的基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法，其特征在于，划分预测误差直方图标准的平滑度通过水平方向的平滑度与垂直方向的平滑度之和得到，所述水平方向的平滑度和垂直方向的平滑度分别为在水平方向和垂直方向上相邻像素的绝对差值之和。4.如权利要求1所述的基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法，其特征在于，每个预测误差直方图中的扩展空间为：式中，A表示PEH中预测误差为0的左侧部分直方图的空间，B表示PEH中预测误差为0的右侧部分直方图的空间。5.如权利要求1所述的基于多重直方图自适应修改的可逆数据隐藏方法，其特征在于，采用多重直方图修改方法进行自适应修改的过程为：其中，i∈{1,...,p
n
},j∈{1,...,q
n
},分别为
‑
∞和+∞，m为要嵌入的秘密数据，m∈(0,1)，e代表预测误差，e
′
表示嵌入过程对原始预测误差修改后的预测误差。6.如权利要求1所述的基于多重直方图...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春兴，陈跃男，万文博，栗亚星，张新洁，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：