[发明专利]基于抛物线插值图像的可逆信息隐藏方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理领域和信息安全领域，是一种基于抛物线插值图像的可逆信息隐藏方法。

背景技术

近年来，随着计算机网络的普及，信息安全问题越来越突出。加密作为传统的信息安全手段，如果加密信息在存储和传输过程中被攻击者截获，加密后的密文会引起攻击者的注意，存在一定的局限性。信息隐藏作为保证信息安全的一种方法，能够克服信息加密中出现的问题，通过信息隐藏，存储和传输的是隐藏秘密信息后的载密信息，载密信息与一般信息一样，不会引攻击者的注意。可逆信息隐藏成为近年的研究热点，在军事和医疗等信息安全保护中具有重要的应用价值。

可逆信息隐藏是接收方收到载密信息后，在载密信息中提取秘密信息并能无损的恢复出原始的载体信息。已有的可逆信息隐藏方法包括基于无损压缩方法、基于差分扩展方法和基于直方图偏移方法。基于无损压缩方法是将图像中的部分信息通过无损压缩算法压缩，得到隐藏空间隐藏秘密信息，提取秘密信息后对压缩信息解压恢复出原始图像。基于差分扩展方法中，两个相邻像素为1组隐藏1位秘密信息，修改相邻两个像素使他们差模2后的值等于秘密信息，差值与2的商为原来两个像素的差值；恢复时先计算两个相邻像素的差值，用差值恢复秘密信息，修改两个像素使他们的差等于这个差值，实现图像的恢复。直方图偏移方法中，统计载体图像的直方图，找出直方图中峰值点和最小值点，在峰值点对应像素中隐藏信息，修改图像中最小值点与峰值点之间像素的值，使他们的值不等于像素隐藏信息后的值；恢复时先根据记录的峰值提取秘密信息，再将图像中最小值点与峰值点之间像素的值修改回去，实现载体图像的恢复。

现有的几类可逆信息隐藏方法，虽然能够较好的实现秘密信息的可逆隐藏，但其隐藏的信息容量较小，大多在1bpp以下（bpp(bits per pixel)指每个像素中隐藏的秘密信息位数），当需要隐藏的信息容量较大时不能满足需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于抛物线插值图像的大容量可逆信息隐藏方法，本方法的信息隐藏容量均在2bpp以上，同时载密图像具有较高的峰值信噪比。

本发明一种基于抛物线插值图像的可逆信息隐藏方法，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。

所述步骤2隐藏信息时，隐藏方法的具体步骤包括：

（1）计算插值像素的抛物线插值为u和均值v