[发明专利]一种结合四叉树自适应编码的可逆信息隐藏方法

说明书

本发明公开了一种结合四叉树自适应编码的可逆信息隐藏方法，主要包括编码端信息嵌入与解码端的信息提取两步，采取了图像内容自适应的策略，因此可逆信息隐藏的嵌入容量与非自适应方法相比有所改善，特别对于拥有大量平滑区域以及纹理复杂区域并且两种区域分布明显的特殊图像，如医学影像图像性能提升更为明显。

技术领域

本发明属于图像编码及信息隐藏技术领域，具体涉及一种结合四叉树自适应编码的可逆信息隐藏方法。

背景技术

可逆信息隐藏是指能在宿主信息中嵌入额外信息后，合法接受方能正确提取额外信息，并无失真恢复出原始宿主信息的一种技术，在多媒体认证、数字产品知识产权保护等诸多的多媒体安全领域应用广泛。当前的图像可逆数据隐藏技术主要包括无损压缩、直方图平移、整数变换三类。技术指标主要是嵌入容量(单位bpp，即单位像素嵌入的比特数)和嵌入后的峰值信噪比(简称PSNR，单位dB，衡量图像经过嵌入后的失真程度)。提高嵌入容量是当前可逆信息隐藏研究主要目标之一。

现有的大部分算法存在图像分块的预处理阶段，但是均采用2*2、3*3等固定分块模式，虽然避免了较大的计算复杂度，但未充分考虑图像内容(医学图像等特殊图像中存在大量的平滑区域，而纹理图像等存在大量的纹理复杂区域)，因此现有算法在针对平滑区域、纹理复杂区域明显的一些图像等特殊图像中的嵌入容量有待改善。

例如，一方面，医疗图像对图像清晰度要求高，美国政府已颁布法律规定医疗处理中不允许使用有损压缩，因为由于图像不清晰导致的医生误诊带来的社会问题严重，且医疗成像设备价格昂贵、图像获取代价高昂，因此适合可逆信息隐藏。另一方面，医学序列图像的帧内冗余和帧间冗余很大，存在大量平滑区域可以用来嵌入。尚没有对这类特殊图像进行内容自适应分块并将图像压缩、自适应编码、可逆数据隐藏等技术进行融合的自适应算法

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结合四叉树自适应编码的可逆信息隐藏方法，将图像压缩、自适应编码、可逆数据隐藏技术融合到自适应算法中，对医疗图像等平滑区域与纹理复杂区域分布较为明显的特殊图像进行内容自适应分块处理。

本发明采用以下技术方案：

一种结合四叉树自适应编码的可逆信息隐藏方法，主要包括编码端信息嵌入与解码端的信息提取，所述编码端信息嵌入步骤为：

S1、以原图像作为初始图像块，根据图像块的像素情况对当前图像块进行判断，确定图像块类别；

S2、若当前图像块属于可嵌入块，则进行信息嵌入,若当前图像块属于不可嵌入块，则判断当前图像块大小，若图像块大小为2*2，不再划分并不做嵌入，否则按照四叉树分块规则将当前图像块划分为不重叠的四个大小相同的图像块，并逐个执行步骤S1；

S3、将步骤S2产生的四叉树编码信息单独传给解码端，解码端根据该信息，进行图像解码和后续的信息提取过程；

S4、解码端根据解码信息进行四叉树解码，并根据每一个图像块所属的类别进行信息提取和图像恢复操作。

进一步的，步骤S1中，所述图像块包括可嵌入块和不可嵌入块，所述可嵌入块包括极度平滑块、一般平滑块和一般可嵌入块。

进一步的，所述极度平滑块为图像块像素值完全相同的图像块；所述一般平滑块为使用CBP预测法进行图像预测得到的预测误差值中0、1、-1占比大于40％的图像块；所述一般可嵌入块为使用CBP预测法进行图像预测得到的预测误差值中0、1、-1占比大于20％且小于40％的图像块；剩余为不可嵌入块。

进一步的，所述极度平滑块的嵌入方式为保留块中最右下方的像素值，其余位置逐行扫描逐像素的所有比特被额外信息依次替代。