1.基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,具体按以下步骤实施:步骤1、将原始图像第一行、第一列、最后一行和最后一列不做处理,剩余像素按照棋盘格样式划分为A、B像素集合,对A、B像素集合分别进行先后溢出处理;
步骤2、将步骤1中A像素集合的图像分为大小相同的块,计算每一块的复杂度,按照复杂度对像素块排序;针对块中同一类像素使用像素值排序算法,计算最大值像素和最小值像素的预测误差,两两成对;
步骤3、根据步骤2得到的预测误差对序列,计算两对峰值点和零值点,根据计算得到的峰值点和零值点构造二维映射;
步骤4、循环遍历步骤3构造的二维映射,采用优化函数选择满足当前嵌入容量的前提下,对于当前预测误差对序列来说,最优的二维映射,按照最优映射修改像素值进行数据嵌入;
步骤5、根据步骤4处理的图像,将图像块中的同一类像素按照菱形均值排序,统计每一块中最大均值像素和最小均值像素的预测误差,得到两个预测误差序列,然后通过直方图移动技术,单侧移动嵌入数据;
步骤6、计算步骤5块中剩余像素的预测误差,相邻两个预测误差成对,选择满足当前嵌入容量的前提下,对于当前预测误差对序列来说,最优的二维映射,按照最优映射修改像素值进行数据嵌入;
步骤7、改变步骤2中块大小,重复上述步骤2 6;处理B像素集合的方法相同,处理完A、B~像素集合得到载密图像后,计算各载密图像与原始图像的峰值信噪比,得到峰值信噪比值最大时A、B像素集合的最优分块和最优映射,将最优载密图像与原始图像的最外围像素,采用LSB替换后相结合,形成最终的载密图像;
所述步骤4中优化函数为,计算步骤2的预测误差序列 在满足嵌入容量的前提下的图像损失程度,根据选择函数选择最优映射,具体计算公式如下:其中,ED为图像损失程度,EC为图像嵌入容量,payload为给定的嵌入数据长度;
所述步骤4中的修改像素值进行数据嵌入是根据单个映射单元的不同映射方向进行不同的像素值变化和数据嵌入,在二维映射嵌入过程中,每个映射单元最多存在四种可能,分别是上、右、对角线、自身四种映射方向,单个映射单元能够嵌入的数据为1bit或2bit;具体为单个映射单元只有一种映射方向时,像素值不发生变化,无数据嵌入;单个映射单元有两个方向映射时,修改映射单元中变化的预测误差所对应的像素,嵌入1bit数据;当单个映射单元有三个方向映射时,修改映射单元中变化的预测误差所对应的像素,嵌入1bit或2bit数据;对于四个方向映射的情况,修改映射单元中变化的预测误差所对应的像素,嵌入2bit数据;
所述步骤5中菱形均值是计算每一个像素块中的同类像素的菱形均值,具体计算公式如下:其中, 为菱形均值,N、W、S和E都是当前像素相邻的另一类像素点;
再按照像素的菱形均值排序,得到序列 ,对应的均值序列为 ,
则像素块中最小均值像素的预测误差 ,最大均值像素的预测误差 ,处理完所有的像素块得到两个预测误差序列 , ,统计两个
序列的像素值分布,分别计算两个序列的峰值点和零值点;
所述步骤5中直方图移动技术具体计算公式如下:
其中,Tl和Tr是计算 和 得到的峰值点,Zl和Zr是零值点,b是嵌入数据值,Y1和Ym分别是最小均值像素和最大均值像素,Y1’和Y2’是修改后的最小均值像素和最大均值像素。
2.根据权利要求1所述的基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,所述步骤1的棋盘格样式划分具体公式如下:其中I表示图像,i表示行号,j表示列号,A,B表示两类像素的集合;
所述步骤1的溢出处理具体为按照光栅扫描的顺序扫描图像,将可能溢出的点修改为不可能溢出的点,由于修改后的像素值可能与其余像素值相等,因此采用Location_map区分两类像素点。
3.根据权利要求1所述的基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,所述步骤2的图像块的复杂度具体计算公式如下:其中,I表示图像,i表示行号,j表示列号,N、W、S和E都是当前像素相邻的另一类像素点。
4.根据权利要求3所述的基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,所述步骤2的像素值排序算法为将块中同一类像素排序,得到序列,以及对应的下标序列 ,用第二大像素预测最大值像素,用第二小像素预测最小值像素,计算当前块中最大值像素 和最小值像素 对应的预测误差 和 ,组成预测误差对 ,具体计算公式如下:其中,i表示行号,j表示列号;
处理完所有的像素块,得到预测误差对序列 ,其中 ,
其中,M为图像的行号,N为图像的列号,P为块的行号,Q为块的列号。
5.根据权利要求1所述的基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,所述步骤3中计算两对峰值点和零值点方法为统计步骤2的预测误差对序列中所有预测误差的分布概率,将分布概率最大的两个像素点记做峰值点和 ,其中 ;在左峰值点 左侧的分布概率最小的像素点记做左零值
点 ,在右峰值点 右侧的分布概率最小的像素点记做右零值点 ;所述构造二维映射方法采用递归算法。
6.根据权利要求1所述的基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,所述步骤6中计算步骤5剩余像素的预测误差是对于步骤5的序列中剩余未处理像素 ,根据公式 计算剩余预测误差得到预测误差序列,其中 ,如果 ,说明步骤5的数据嵌入不存在未
处理的像素;
对于预测误差序列 ,采取 的成对策略,得到预测误差对序列
,其中 ,统计预测误差对序列 中所有像素的预测误差分布
概率,计算两对峰值点和零值点,通过递归算法构造二维映射。
7.根据权利要求6所述的基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,所述步骤6的数据嵌入同步骤4一样通过选择函数选择最优的二维映射,然后将预测误差对序列 根据单个映射单元的不同映射方向进行不同的像素值变化和数据嵌入;具体为单个映射单元只有一种映射方向时,像素值不发生变化,无数据嵌入;单个映射单元有两个方向映射时,修改映射单元中变化的预测误差所对应的像素,嵌入1bit数据;当单个映射单元有三个方向映射时,修改映射单元中变化的预测误差所对应的像素,嵌入
1bit或2bit数据;对于四个方向映射的情况,修改映射单元中变化的预测误差所对应的像素,嵌入2bit数据。
8.根据权利要求1所述的基于自适应成对误差扩展和嵌入回补的可逆数据隐藏算法,其特征在于,所述步骤7中的峰值信噪比计算公式如下:其中,MSE表示加密图像W和原始图像I之间的均方误差,M和N表示图像像素的行数和列数,n表示每一位像素的位数,PSNR为峰值信噪比,PSNR的单位为dB。