[发明专利]一种密文域高容量图像可逆数据隐藏方法

说明书

本发明公开了一种密文域高容量图像可逆数据隐藏方法，其包括预测错误检测、图像加密、密文域图像可逆数据隐藏、隐秘信息提取和原始图像无损恢复；第一部分中，先将灰度图像中的所有像素点分为采样像素点和非采样像素点两类，再将所有非采样像素点分别标记为预测错误和预测准确；第二部分中，利用加密密钥生成的二值伪随机序列对标记后的灰度图像加密；第三部分中，利用数据隐藏密钥生成的二值伪随机序列对隐秘信息加密，再利用加密隐秘信息对密文域图像中的每个标记为预测准确的非采样像素点进行数据嵌入；第四部分中，仅提取隐秘信息或仅恢复原始灰度图像或先提取隐秘信息再恢复原始灰度图像；优点是能在密文域图像中嵌入信息，且嵌入容量高。

技术领域

本发明涉及一种数据隐藏技术，尤其是涉及一种密文域高容量图像可逆数据隐藏方法。

背景技术

云计算平台下，多媒体内容的提供者不必同时是存储者和处理者。在这种工作模式中，用户数据在很大程度上处于“失控”状态。确保多媒体数据安全性的最佳方法之一就是对多媒体数据进行加密处理。用户在上传敏感内容之前首先进行加密，云端所有的处理和计算都在密文域进行，并将处理结果提供给使用者，使用者经过解密方可得到明文数据。

在很多应用场景，某些没有解密权限的云服务管理者需在加密载体中嵌入一些附加消息，如标注或认证数据、作品来源信息、所有者身份信息等，用于管理和认证加密数据。同时，在一些重要的应用场合，如医学诊断、法庭认证、军事图像、遥感图像和指纹图像等敏感领域往往需要在提取附加消息后能精确地恢复原宿主信息。现有的加密域可逆数据隐藏技术可分为三类：第一类是对图像进行加密后寻找数据嵌入空间，这类方法普遍嵌入容量较低，且会发生数据提取出错；第二类是图像加密前预留数据嵌入空间，这类方法嵌入容量大且失真低，但缺点是图像加密者和数据嵌入者之间需要复杂的协议；第三类是利用同态加密实现密文域图像可逆数据隐藏，但是同态加密易造成密文数据膨胀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种密文域高容量图像可逆数据隐藏方法，其能够在密文域图像中进行数据嵌入，且嵌入容量大，在接收端有加密密钥时能够直接解密获得原始图像，在接收端有数据隐藏密钥时能够直接提取出隐秘信息，在接收端既有加密密钥也有数据隐藏密钥时能够提取出隐秘信息且可无失真地恢复出原始图像。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种密文域高容量图像可逆数据隐藏方法，其特征在于包括预测错误检测、图像加密、密文域图像可逆数据隐藏、隐秘信息提取和原始图像无损恢复四部分；

在预测错误检测部分中，先将待处理的灰度图像中的所有像素点分为采样像素点和非采样像素点两类；然后利用所有采样像素点的像素值计算每个非采样像素点的预测值；再根据所有非采样像素点的像素值和预测值，将所有非采样像素点分别标记为预测错误的非采样像素点和标记为预测准确的非采样像素点两类，得到标记后的灰度图像；

在图像加密部分中，利用加密密钥生成的第一二值伪随机序列对标记后的灰度图像中的每个像素点进行加密，得到密文域图像；

在密文域图像可逆数据隐藏部分中，先利用数据隐藏密钥生成的第二二值伪随机序列对待嵌入的隐秘信息进行加密，得到加密隐秘信息；然后利用加密隐秘信息对密文域图像中的每个标记为预测准确的非采样像素点进行数据嵌入，得到含隐秘信息的密文域图像；

在隐秘信息提取和原始图像无损恢复部分中，分三种情况：

第一种情况为接收端仅有加密密钥，先利用加密密钥生成的第三二值伪随机序列对含隐秘信息的密文域图像中的每个像素点进行解密，得到解密域图像；然后利用解密域图像中的所有采样像素点的像素值，计算解密域图像中的每个标记为预测准确的非采样像素点的预测值；再根据解密域图像中的采样像素点和标记为预测错误的非采样像素点各自的像素值，获得原始灰度图像中对应像素点的像素值；并根据解密域图像中的标记为预测准确的非采样像素点的像素值和预测值，获得原始灰度图像中对应像素点的像素值；