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专利号: 2021115072356
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于预测误差直方图移动的可逆数据隐藏方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,将原始图像分为A、B两个集合,计算A集合和B集合中当前像素的预测误差;

步骤1的具体过程为:

步骤1.1,假设原始图像的大小为 像素,根据棋盘格模式,按照公式(1)将原始图像分为A、B两个集合;

(1)

式(1)中, 为原始图像的当前像素,为原始图像当前像素的横坐标,为原始图像当前像素的纵坐标;

步骤1.2,对于A集合,针对当前像素 ,计算当前像素沿水平方向的左右像素的平均值 和当前像素沿垂直方向的上下像素之间的平均值 ,如公式(2)所示;

(2)

式(2)中, 为A集合中当前像素的左侧像素, 为A集合中当前像素的右侧像素,为A集合中当前像素的上方像素, 为A集合中当前像素的下方像素;

步骤1.3,分别计算水平方向的均差 和垂直方向的均差 ,如公式(3)所示;

(3)

步骤1.4,分别计算水平方向的均差 的权值 和垂直方向的均差 的权值,如公式(4)所示;

(4)

步骤1.5,计算A集合当前像素 的第一个预测像素值 ,如公式(5)所示;

(5)

步骤1.6,计算A集合第一个预测像素值 的预测误差值 ,如公式(6)所示;

(6)

步骤1.7,分别计算A集合中右侧像素 的主对角线像素的预测像素均值 和A集合中右侧像素 的副对角线像素的预测像素均值 ,如公式(7)所示;

(7)

式(7)中, 为 像素的右下方像素值, 为 像素的右上方像素值;

步骤1.8,分别计算主对角线像素的均差 和副对角线像素的均差 ,如公式(8)所示;

(8)

步骤1.9,分别计算主对角线像素的均差 的权值 和副对角线像素的均差的权值 ,如公式(9)所示;

(9)

步骤1.10,计算A集合中右侧像素 的预测像素值 ,如公式(10)所示;

(10)

步骤1.11,按照步骤1.7‑步骤1.10分别计算A集合中上方像素 的预测像素值 、左侧像素 的预测像素值 、下方像素 的预测像素值 ,求右侧像素的预测像素值、上方像素的预测像素值、左侧像素的预测像素值和下方像素的预测像素值的平均值,如公式(11)所示;

(11)

步骤1.12,计算A集合中当前像素 的第二个预测像素值 ,如公式(12)所示;

(12)

步骤1.13,计算当前像素的第二个预测像素值 的预测误差值 ,如公式(13)所示;

(13);

步骤2,构造非对称预测误差直方图;

步骤2的具体过程为:

步骤2.1,将 作为非对称选择函数,根据当前像素 的第一个预测误差值 和第二个预测误差值 ,确定当前像素的最大预测误差 ,如公式(14)所示;

(14)

步骤2.2,将A集合中的所有像素的最大预测误差 聚集,构造出最大误差的非对称直方图 ;

步骤2.3,将 作为非对称选择函数,根据当前像素 的第一个预测误差值 和第二个预测误差值 ,确定当前像素的最小预测误差 ,如公式(15)所示;

(15)

步骤2.4,将A集合中的所有像素的最小预测误差 聚集,构造出最小误差的非对称直方图 ;

步骤3,将随机生成0、1的数据串作为待嵌入数据W,W嵌入至A集合和B集合中,将嵌入数据W后的A集合和B集合进行组合,得到加密图像;

步骤3的具体过程为:

步骤3.1,根据不同阶段的嵌入容量,将待嵌入的待嵌入数据W分为四个部分 、 、和 ;

重复步骤1,得到A集合中每个像素的第一预测误差 和第二 ;

步骤3.2,使用 作为非对称选择函数,根据A集合中每个像素的第一预测误差和第二预测误差 ,通过步骤2确定最大预测误差 ,构造最大误差的非对称直方图 ;

步骤3.3,通过扫描A集合,通过公式(16),将数据 嵌入到原始图像中;

(16)

式(16)中,  为A集合中当前像素的像素值, 为构造的最大误差的非对称直方图 的零值点, 为构造的最大误差的非对称直方图 的峰值点, 为待嵌入数据中的1个比特数据;

步骤3.4,使用 作为非对称选择函数,根据A集合中每个像素的第一预测误差和第二预测误差 ,通过步骤2确定最小预测误差 ,构造最小误差的非对称直方图;

步骤3.5,再次扫描A集合,通过公式(17),将数据 嵌入到原始图像中;

(17)

式(17)中, 为构造的最小误差的非对称直方图 的零值点, 为构造的最小误差的非对称直方图 的峰值点, 为待嵌入数据 中的1个比特数据;

步骤3.6,在嵌入数据 和数据 后的A集合的基础上,重复步骤3.1‑步骤3.5,将数据 和 嵌入B集合中;

步骤3.7,将嵌入数据后的A集合和B集合组合,得到加密图像;

步骤4,从步骤3得到的加密图像中的B集合和A集合中提取嵌入的数据并恢复原始像素。

2.根据权利要求1所述的基于预测误差直方图移动的可逆数据隐藏方法,其特征在于,步骤4的具体过程为:步骤4.1,对步骤3得到的加密图像的B集合中的每个像素,重复步骤1操作,得到加密图像的B集合中的每个像素的第一预测误差 和第二预测误差 ;

步骤4.2,使用 作为非对称选择函数,根据加密图像的B集合中的每个像素的第一预测误差 和第二预测误差 ,通过步骤2确定最小预测误差 ,构造最小误差的非对称直方图 ;

步骤4.3,通过公式(18)提取出加密图像的B集合中嵌入的数据 ,然后根据公式(19)恢复出由于嵌入数据而移动的像素;

(18)

(19)

式(18)和(19)中,  为构造的最小误差的非对称直方图 的峰值点, 为提取出的数据,  代表嵌入数据 后的加密图像像素值, 为提取出数据并恢复后的像素值, 代表构造的最小误差的非对称直方图 的零值点;

步骤4.4,使用 作为非对称选择函数,根据加密图像的B集合中的每个像素的第一预测误差 和第二预测误差 ,通过步骤2确定最大预测误差 ,构造最大误差的非对称直方图 ;

步骤4.5,通过公式(20)提取出加密图像的B集合中嵌入的数据 ,再根据公式(21)恢复出由于嵌入数据而移动的像素;

(20)

(21)

式(20)和(21)中,  为构造的最大误差的非对称直方图 的峰值点,  为构造的最大误差的非对称直方图 的零值点;

步骤4.6,在提取恢复后的B集合的基础上,重复步骤4.1‑步骤4.5,对加密图像的A集合进行提取恢复,得到提取的数据 和 ;

步骤4.7,通过连接 、 、 和 得到嵌入的全部数据,实现了在不丢失信息的情况下完全恢复原始图像。