[发明专利]一种基于像素值排序的可逆信息隐藏方法

说明书

本发明涉及一种基于像素值排序的可逆信息隐藏方法。包括：将原始载体图像分成互不重叠且等大的图像块；设计16种像素扫描方式；针对每一种像素扫描方式，将块中所有像素按照从大到小的顺序排序，用第三大像素预测次大像素产生一个预测误差，采用IPVO进行数据嵌入；用次大像素预测最大像素产生第二个预测误差，用PVO进行数据嵌入，从而最大三个像素能至多携带两比特水印；遍历每一种像素扫描方式，选取预测误差值为1和值为0数量作为最终的像素扫描方式。本发明设计多种扫描方式，使得预测误差值为‑1的数量减少而预测误差值为1的数量增加，从而大大提升嵌入性能；并且充分利用排序后相邻像素间的高相关性，来进一步提升预测误差值为1和0的数量。

技术领域

本发明涉及信息隐藏技术领域，尤其涉及一种基于像素值排序的可逆信息隐藏方法。

背景技术

网络技术和计算机多媒体技术的日新月异发展，使得多媒体信息在互联网上的应用越来越广泛，信息传输速度也变得越来越快，人们的生活也得到了极大的方便，但同时也引发了各种媒体信息的传输安全问题和数字产品的版权保护问题。信息隐藏是解决各种媒体信息的版权保护和信息安全问题的一种有效途径。数字图像在Internet的普遍使用和图像中固有的大量冗余空间，使其成为了信息隐藏中上最常用的载体，其安全问题也尤为突出

可逆信息隐藏是信息隐藏的一个特殊的分支，其特殊性体现在无失真抽取出水印信息后，仍能无损复原出原始载体信息。受何等人(W.G.He,Z.C.Cai,Y.M.Wang,Flexiblespatial location-based PVO predictor for high fidelity reversible datahiding,Inf.Sci.,520:431-444,2020.)的方法启发，本发明提出了一种基于PVO的全新的可逆信息隐藏方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于差扩展的可逆信息隐藏方法，通过设计多种像素扫描方式来使得预测误差值为1的数量增加而预测误差值为-1的数量减少，从而有效地提高了嵌入性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于像素值排序的可逆信息隐藏方法，包括如下步骤：

步骤1、将大小为W×H的原始载体图像I分成N个互不重叠的、大小为w×h的图像块；

步骤2、设计候选扫描方式，遍历每一种候选扫描方式，从中找到在失真相同的情况下容量最高的扫描方式，并标记为最佳扫描方式；

步骤3、用最佳扫描方式将二维图像块B_k转变成一维像素序列其中B_k表示第k个图像块，k∈{1,2,…,N}；然后，按照像素值从小到大的顺序重排l_k得到排序后的像素序列其中下标σ(κ)表示的是像素p_σ(κ)在l_k中的位置，κ表示的是p_σ(κ)在中的位置；

步骤4、对于三个最大像素，第三大像素p_σ(w×h-2)采用IPVO的预测方式来预测p_σ(w×h-1)得到预测误差e_m1如下：

e_m1＝p_u-p_v (1)

其中u＝min(σ(w×h-2),σ(w×h-1))，v＝max(σ(w×h-2),σ(w×h-1))；从式(1)可知，IPVO在计算e_m1的过程中考虑两个像素，即用作预测的像素p_σ(w×h-2)和被预测像素p_σ(w×h-1)在原始序列中所处的位置σ(w×h-2)和σ(w×h-1)，从而产生以0为中心的近似拉普拉斯分布的预测误差灰度谱；

步骤5、1比特水印b，b∈{0,1}经下式嵌入到e_m1中：