[发明专利]基于抛物线插值图像的可逆信息隐藏方法

权利要求书

1.一种基于抛物线插值图像的可逆信息隐藏方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）首先将大小为m×n原始图像的每两行之间插入一行，每两列之间插入一列，第一行和第一列用相邻的行和列进行复制而得，其中坐标为(1，1)的像素值由坐标为(2，2)的像素值复制而得，得到大小为2m×2n的插值图像，其中行和列坐标均为偶数的像素为原始像素，其余像素为插值像素；根据原始像素确定一条抛物线，利用抛物线在插值像素处的值和周围原始像素的加权均值计算插值像素的值；

（2）隐藏信息时，以5×5的矩阵为单位，应用同一方向上三个原始像素构造抛物线，计算插值像素的抛物线插值；然后计算同一方向上两个相邻原始像素的均值，根据他们的差值确定插值像素隐藏秘密信息的位数；根据抛物线的开口方向修改插值图像中的插值像素，将秘密信息藏在插值像素中，得到载密图像；

（3）提取秘密信息时，同样以5×5的矩阵为单位，首先计算插值象素隐藏秘密信息的位数，然后根据插值图像和载密图像中的插值像素值，计算隐藏秘密信息的值，将秘密信息的值转换成对应位数的二进制数，完成秘密信息的提取；

（4）提取完秘密信息后，用所有行和列均为偶数的像素得到原始图像，即可实现大容量的可逆信息隐藏方法。

2.根据权利要求1所述的基于抛物线插值图像的可逆隐藏方法，其特征在于，步骤（2）隐藏信息时，隐藏方法的具体步骤包括：

（01）计算插值像素的抛物线插值为u和均值v

对原始图像插值得到插值图像后，以5×5的矩阵为单位进行信息隐藏，设5×5的矩阵为q(i,j)q(i,j+1)q(i,j+2)q(i,j+3)q(i,j+4)q(i+1,j)q(i+1,j+1)q(i+1,j+2)q(i+1,j+3)q(i+1,j+4)q(i+2,j)q(i+2,j+1)q(i+2,j+2)q(i+2,j+3)q(i+2,j+4)q(i+3,j)q(i+3,j+1)q(i+3,j+2)q(i+3,j+3)q(i+3,j+4)q(i+4,j)q(i+4,j+1)q(i+4,j+2)q(i+4,j+3)q(i+4,j+3),]]>矩阵中q(i，j)，q(i，j+2)，q(i，j+4)，q(i+2，j)，q(i+2，j+2)，q(i+2，j+4)，q(i+4，j)，q(i+4，j+2)，q(i+4，j+4)为原始图像的像素，其余的为插值像素；设水平方向5个像素q(i，j)，q(i，j+1)，q(i，j+2)，q(i，j+3)，q(i，j+4)的值分别为y₁，y₂，y₃，y₄，y₅，对应的坐标分别为(1，y₁)，(2，y₂)，(3，y₃)，(4，y₄)，(5，y₅)，计算通过(1，y₁)，(3，y₃)，(5，y₅)三点确定的抛物线方程，将(2，y₂)代入抛物线方程可得像素q(i，j+1)的抛物线插值u；同方向相邻像素均值v=(y₁+y₃)/2；同理可求出q(i，j+3)的抛物线插值u和均值v；由于水平方向、竖直方向像素间的距离为1，主对角线方向q(i，j)，q(i+1，j+1)，q(i+2，j+2)，q(i+3，j+3)，q(i+4，j+4)相邻像素间的距离为而副对角线方向q(i，j+4)，q(i+1，j+3)，q(i+2，j+2)，q(i+3，j+1)，q(i+4，j)相邻像素间的距离也为水平、竖直和斜线方向上相邻像素间的距离均相等；用以上方法计算出每个插值像素的抛物线插值u和均值v；

（02）确定隐藏位数

设每个插值像素至少隐藏s位秘密信息，计算插值像素的抛物线插值为u与均值v的差值d=u-v，令则在插值像素中隐藏s+b位秘密信息；如果|d|较大，则隐藏位数b较大，隐藏到插值像素中的秘密信息数值也可能很大；|d|较大的数量越多，则插值像素中改变量较大的数量也越多，对载密图像的影响可能越大，所以通过阈值T进行限制，使|d|≤T，一般T的值为15；

（03）隐藏信息

设5×5的矩阵中9个原始像素的平均值为M，当前插值像素的像素值为y，插值像素隐藏信息后的像素值为y′；从二进制秘密信息中取出s+b位秘密信息，并将其转换成十进制数c；根据三个原始像素确定一条抛物线进行信息隐藏；

如果抛物线的开口向上，则y′=y+c；

如果抛物线的开口向下，则y′=y-c；

如果三个原始像素确定的抛物线退化成直线，则

因为插值图像中的像素值都在0与255之间，如果隐藏信息后的插值像素小于0，则该插值像素加上秘密信息实现隐藏，如果隐藏信息后的插值像素大于255，则该插值像素减去秘密信息实现隐藏；用上面的方法隐藏完矩阵中所有的插值像素后，继续下一个5×5矩阵，直到隐藏完所有的插值像素，得到载密图像。

3.根据权利要求1所述的基于抛物线插值图像的可逆隐藏方法，其特征在于，步骤（3）、（4）提取秘密信息和恢复原始图像的具体步骤：

（01）确定隐藏位数

得到载密图像和参数s,T后，同样用5×5的矩阵为单位，根据隐藏方法计算插值像素的抛物线插值u和均值v，设d=u-v，如果|d|大于T，则令|d|=T；根据|d|求出因此在插值像素中隐藏秘密信息的位数为s+b；

（02）提取秘密信息

首先计算出插值像素的插值为y，设插值像素隐藏信息后的像素值为y′，插值像素中隐藏的秘密信息c=|y′-y|，将c转换成s+b位二进制秘密信息，完成该插值像素的提取；按隐藏顺序提取5×5矩阵中所有的秘密信息,继续下一个5×5矩阵，直到所有的插值像素都提取完，得到全部的秘密信息；

（03）恢复原始图像

取出载密图像中所有行和列均为偶数的像素，组成新的图像，即为原始图像。