【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及图像处理和信息安全技术，具体是一种全零块编码压缩的密文域可逆信息隐藏方法。
技术介绍
1、信息安全对于国家和企业都至关重要，信息隐藏是保障信息安全的一种重要手段。信息隐藏是指将各种关键信息如国家机密、企业商业秘密、个人隐私等隐藏在各种载体当中，包括图像、声音、视频或普通文档，授权用户可从载体中将正确的隐藏信息提取出来。对大多数信息隐藏技术而言，在数据嵌入后，原始载体会有一定程度的失真且在秘密数据提取之后不能恢复到数据嵌入之前的原始状态，这对于某些对原始载体的质量有较高要求的场景而言是不可接受的。可逆信息隐藏是信息隐藏的一个重要研究方向，具备无损恢复隐藏信息和原始载体的良好特性，近年来成为信息隐藏领域的热点，受到了学者的广泛关注。
2、可逆信息隐藏分为明文域可逆信息隐藏和密文域可逆信息隐藏两大类型。明文域可逆信息隐藏使用的主要技术包括无损压缩、差值扩展、直方图平移和预测误差扩展，通常用峰值信噪比psnr和嵌入容量两个指标来评估明文域可逆信息隐藏的性能。随着云存储、云计算技术的广泛应用，为了安全地云端存储以及通过网络与他人分享数据，保护个人隐私不被泄漏，图像所有者通常对上传云端的图像进行了加密处理。因此，为了方便管理，能够在加密图像中嵌入必要的图像标记、相关认证信息等，密文域可逆信息隐藏应运而生。密文域可逆信息隐藏能够在加密图像嵌入数据，同时其嵌入的数据也进行了加密处理。只有拥有权限的用户才能恢复原始图像或者提取嵌入的数据，能够在传输、存储等诸多环节都能够保证原始载体和嵌入数据的安全性，是保障数据安全的一种
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术的不足，而提供一种全零块编码压缩的密文域可逆信息隐藏方法。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。
2、实现本专利技术目的的技术方案是：
3、一种全零块编码压缩的密文域可逆信息隐藏方法，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：
4、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，自然图像的相邻像素之间具备很强的相关性，像素越接近，相关性越强，图像水平方向、垂直方向的像素也具备较强的相关性，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：
5、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；
6、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；
7、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；
8、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，这样记录组成方式的编码过长，因此位平面块大小设置为4×4；
9、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：
10、
11、若ti＝0，则ai为全零块；ti＝1，则ai为非全零块；
12、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：
13、e＝4m-4，
14、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≤m<2时，e≤0，位平面块为不可压缩位平面块；
15、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]，
16、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：
17、
18、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fopt为差值块的最优组成方式，则：
19、
20、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，位平本文档来自技高网...
【技术保护点】
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：
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：张显全，张学茂，俞春强，唐振军，何万军，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：
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