[发明专利]利用直方图平移的具有对比度拉升的可逆信息隐藏方法

说明书

本发明公开了一种利用直方图平移的具有对比度拉升的可逆信息隐藏框架，并设计改进的基于预测误差直方图最优编码的RDH，将主体算法扩展成为具有双重嵌入能力的高效隐藏框架。本发明提出的框架相较先前的许多基于对比度拉升RDH技术，不仅有更高的信息嵌入率，同时也能生成质量更高的含密图像，此外，安全性测试也证明了本发明可以有效抵抗许多著名的隐写分析技术（如Ensemble分类器等）。而且，该框架具有双重嵌入功能，在保证数字载体原本样貌的前提下，将图像标识、序列号、文字等版权信息嵌入到载体中，以实现对载体的版权保护、完整性校验等目的。

技术领域

本发明涉及一种可逆信息隐藏框架，具体涉及利用直方图平移的具有对比度拉升的可逆信息隐藏框架，属于可逆信息隐藏技术领域。

背景技术

可逆信息隐藏(RDH,reversible data hiding)作为一种特殊的信息隐藏技术被提出。使用可逆隐藏不仅能从含密载体中提取所嵌入信息，同时也能将原始载体从含密载体中无损恢复。不同于数字水印和隐写这两类传统的信息隐藏技术，可逆隐藏主要注重于嵌入算法的可逆性以及含密载体和原始载体之间的失真度量。

可逆信息隐藏可以扩展到许多新领域的应用上，比如，可逆存储和可逆图像处理。可逆存储区别于传统的存储方式，这种技术将秘密文件隐藏在自然文件如自然图像之中，使得秘密文件不可察觉，这些自然的载体文件被称为隐蔽存储空间。而隐蔽存储这一应用自然要求信息隐藏具有可逆性，从而使得隐蔽存储空间可以被重复利用，易于扩展和维护。此外，目前绝大多数图像处理算法都不可逆，即处理之后的图像无法还原到其原始状态。这种不可逆会给使用者带来极大的不便，用户和企业必须要通过存储整张原始图的方法来实现原始图的可逆恢复，这样会几乎多开销一倍的存储资源，而可逆图像处理则可以极大节省原始图像的存储空间。

目前RDH算法的嵌入性能已经得到了很好的提升，不过绝大多数可逆隐藏技术算法都追求载密图像拥有尽量高的峰值信噪比。此外，近几年的学术研究也逐渐将RDH技术应用到了更多的领域中去，例如设计具有对比度拉升的可逆信息隐藏(RDH-CE,RDH withContrast Enhancement)来实现可逆图像处理，以及加密图像的高效可逆信息隐藏(RDH-EI,RDH for Encrypted Images)。本发明研究的可逆图像处理技术主要是为了进一步提升RDH算法的嵌入性能，并拓展RDH 应用场景而开发的。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有对比度拉升的可逆信息隐藏(RDH)框架，可在信息嵌入的同时改善载体图像的对比度，同时还具有双重嵌入功能。该技术主要作用对象为灰度图像，也可简单扩展至索引图像、RGB图像等更多载体的应用上去。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

利用直方图平移的具有对比度拉升的可逆信息隐藏框架，包括：

(1)直方图最优编码构建转移矩阵：对载体图像进行预处理，在载体图像直方图中预留出一定量的频数空位，利用OPTM算法计算转移矩阵，得到最终用于信息嵌入的转移矩阵T；

本发明中，OPTM算法过程可参考文献：Zhang W,Chen B,Yu N. Capacity-approaching codes for reversible data hiding[C]//International Workshop onInformation Hiding.Springer,Berlin,Heidelberg,2011:255-269.

(2)利用算术编解码的递归信息嵌入提取：采用分块嵌入的方法，对于每个小块利用算术解码，将秘密信息根据转移矩阵转换为灰度值序列，从而实现秘密信息嵌入；

(3)框架的双重信息嵌入：其中第一次嵌入基于预测误差直方图最优编码，第二次嵌入为结合直方图平移的具有对比度拉升RDH算法，待隐藏的秘密信息由二进制码流的形式嵌入载体图像；