[发明专利]一种以JPEG2000压缩图像为载体的大容量信息隐藏方法

权利要求书

1、一种以JPEG2000压缩图像为载体的适用于隐蔽通信的大容量信息隐藏方法，其特征在于：信息隐藏的操作步骤如下：

第一、按照JPEG2000标准中规定的方法，对原始图像进行多层小波分解、小波系数量化、位平面编码，以及率失真优化截断；根据码流截断位置得出各个编码块中小波系数能够嵌入信息的最低位平面；

第二、初步选取大于阈值16的小波系数作为嵌入点，根据冗余估算的结果对嵌入点和嵌入强度进行调整，去除不适于嵌入信息的嵌入点，并得出各个嵌入点上最多能够嵌入的信息比特数；

第三、从能够嵌入的最低位平面开始，按照位平面从低到高的顺序将同步信息和隐藏信息嵌入到量化后的小波系数中；

第四、完成信息嵌入后，再次进行位平面编码；

第五、按照第一步中的率失真优化截断结果组织最终的码流。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，隐藏信息的嵌入点和最多能够嵌入的信息比特数通过如下冗余估算方法进行计算：

第一步、利用自对比掩蔽效应对小波系数进行处理，

y_i＝sign(x_i)|x_i·Δ_i|^α(1)

其中x_i是均匀量化后的小波系数并且最高位以下清零后的值，Δ_i是当前小波系数的量化步长，0＜α＜1，最高位以下清零是为了让嵌入端和提取端获得同样的计算结果，从而保证算法可逆，y_i是利用自对比掩蔽效应处理后的小波系数值；

第二步、利用邻域掩蔽效应处理小波系数，

zi=yi1+(aΣk∈neighborhood|x‾k|β)/|φi|---(2)]]>

邻域小波系数指的是以当前系数为中心的N*N范围内的小波系数，|φ_i|表示邻域小波系数的个数；参数β∈[0，1]是掩蔽效应的强度控制因子，β与|φ_i|一起控制着依据邻域掩蔽效应调整嵌入强度的力度；常数α＝(1000/2^l)^β是规范化因子，l∈{0，1，2，3，4}表示小波系数所在的分辨率水平；是均匀量化以后的邻域小波系数，β取较小的值能够有效的抑制邻域中的少数幅度值很大的小波系数的影响，从而能够区分图像中的尖锐边缘区和纹理区；z_i是利用邻域掩蔽效应处理后的小波系数值；为保证嵌入端和提取端获得同样的计算结果，邻域小波系数的最高位以下也要清零，并且只取幅度值不小于阈值16的邻域小波系数参与计算；

第三步、人眼对中等亮度区域的噪声最为敏感，敏感程度随着亮度值的升高或降低而减弱，因此增加一个由亮度敏感性所决定的加权系数，以l∈{0，1，2，3}表示小波分解后的分辨率水平，l＝0表示最高的分辨率水平；以θ∈{0，1，2，3}表示子带方向，依次为LL、LH、HL、HH，其中LL表示水平和垂直方向都为高频，LH表示水平方向低频、垂直方向高频，HL表示水平方向高频、垂直方向低频，HH表示水平和垂直方向同为高频；I_l^θ(i，j)表示分辨率水平l下的、方向为θ的子带中第i行第j列的位置上的小波系数，则第l分辨率水平下的任意方向子带中，座标为(i，j)的小波系数的亮度敏感性加权系数Λ(l，i，j)如下计算：

Λ(l,i,j)=2-L(l,i,j),ifL(l,i,j)<1L(l,i,j),otherwise---(3)]]>

其中中间值L(l，i，j)如下计算：

k为小波分解的级数，l＝k为最低的分辨率水平，其中符号表示不大于x的最大整数，是最低分辨率水平的LL子带中的一个小波系数，它与第l分辨率水平下的任意方向子带中座标为(i，j)的小波系数对应着相同的图像区域，因为小波分解之前对像素值做了幅度为128的直流电平移位，像素值的动态范围为(-128，127)，所以上式中除以128进行归一化，

最后得到：

zi′=ziΛ(l,i,j)---(5)]]>

z_i′是根据亮度敏感性处理后的小波系数值；小波系数上的量化冗余则由下式估算：

r_i＝x_i/z_i′(6)

比值ri实际上反映了使用JPEG2000基本压缩编码系统的均匀量化方法时，当前小波系数上存在的量化冗余的大小，在二进制情况下，每两倍就表示有一个比特的冗余，从而就能够多嵌入一个比特的隐藏信息；为了控制信息嵌入对图像质量的影响，规定只有当r_i不小于2时才能嵌入隐藏信息；依据冗余估算结果调整嵌入点和嵌入强度时，首先排除r_i小于2的嵌入点，然后按照以下规则确定各个嵌入点处能够嵌入的隐藏信息比特数：若2ⁿ≤r_i＜2ⁿ⁺¹，则该嵌入点能够嵌入n比特隐藏信息。