基于ambtc算法的可逆图像隐藏算法

xiaoxiao2021-2-24  239

基于ambtc算法的可逆图像隐藏算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可逆图像隐藏方法,尤其是一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏 算法。
【背景技术】
[0002] 信息隐藏最早起源于希腊语"steganos",意思是"writing"。在近10年里,由于数 字图像像素和图像压缩编码的冗余性,数字图像已经成为信息隐藏领域主要的载体之一。 信息隐藏系统的性能常由一些标准来衡量,如鲁棒性、不可检测性和容量等。一个好的信息 隐藏算法应该如下特征:高容量、较好的图像质量和统计不可检测性。然而,这三种之间又 是相互制约的。因此,同时兼顾上述三者,对于算法设计者,这即是一种挑战,同时也是一种 机遇。
[0003] 可逆信息隐藏研究是目前该领域研究的一大热点。Cleik等人提出一种新颖可逆 无损信息隐藏算法G_LSB(Generalized Least Significant Bit) Jian提出一种可逆信息 隐藏算法。该算法提高了隐藏的容量,而保持比较低的失真。Ni等人将柱状图应用到可逆信 息隐藏设计中,他们使用图像柱状图的0或者1来隐藏信息。但是,该算法获得较低的隐藏容 量。Tai等人提出基于柱状图修改的可逆信息隐藏算法。该方法使用二进制数结果来处理通 信的峰值点对问题。该算法取得较高的隐藏容量而保持较低的失真。
[0004] BTC编码(Block Truncation Coding)是一种流行的图像编码。Lema提出一种BTC 的变种算法-绝对矩BTC编码(Absolute Moment Block Truncation Coding,AMBTC) dAMBTC 编码在保持图像质量的条件下,提高的图像压缩率。Lin等人提出一种基于AMBTC压缩的可 逆信息隐藏算法。该算法提高了隐藏的容量。但是,该算法存在两个不足:其一,对于嵌入 块,其不不相交集合的数量为1或者2时,该算法会失效;其二,其容量和图像质量有待进一 步提高;因此,一种更加稳定,容量和图像质量更高的可逆的图像隐藏方法是图像编码检索 领域急需解决的问题。

【发明内容】

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法,提出 的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真;RIHA能够避免NRDH算法的失效情况,其算法 更稳定,更可靠,输出图像质量进一步提高。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:基于AMBTC算法的可逆图像隐 藏算法,其特征在于:包括以下步骤:
[0007] 步骤1、输入载体图像C,初始化,i -0,j -0以及k;
[0008] 步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用,则步骤13,否则,选择下一个kXk子 块;
[0009] 步骤3、求解合成信息Cv;通过Cv的类型计算Ro,旋转R〇X90度,得到C' ;
[0010]步骤4、根据第j个子块的Pj,计算Wo,」和^, j;在Pj中,如果出现1的数量大于1,则W1; j 被设置1,;如果出现0的数量大于1,则Wm被设置1;
[0011] 步骤5、如果1, j为1,则到步骤7;如果1, j等于0,则步骤8;
[0012] 步骤6、如果Wo, j为1,则到步骤9;如果Wo, j等于0,则步骤10;
[0013] 步骤7、根据式(5),Cv被嵌入,WU被设置0,到步骤11;
[0014] 步骤8、根据式(6),Cv被嵌入,Wi, j被设置0,到步骤11;
[0015] 步骤9、根据式(5),Cv被嵌入,Wo, j被设置0,到步骤11;
[0016] 步骤10、根据式(6),Cv被嵌入,Wo, j被设置0,到步骤11;
[0017] 步骤11、所有秘密信息被嵌入,到步骤12,否则,到步骤2;
[0018]步骤12、反向旋转Ro X 90度,输出图像;
[0019]步骤13、结束;
[0020]在AMBTC算法中,I是像素大小为RX L的图像;I将被分成不相交的k*k大小的子块;
[0023] 1^表示第j个子块的第i个像素值;、表示第j个子块的平均值,k表示子块的大 小;
[0028] k = 2,3,4,· · · ;q = 2,3,4,· · ·,7;i = 0,l,· · ·,k Xk_l; j = 0,1,· · ·,Max_l ·
[0029] 基于与幻的大小关系,所有的载体像素被分成两类:0型类和1型类,在编码与 解码过程中,1^与比分别对应0型类和1型类,1^与比的计算如式(3)。
[0030] 其中:Η'」= Η」ι〇(1(Η」,1〇
[0031 ] L'j = Lj-mod(Lj ,k)
[0032] J = l,2,---,Max-l;k = 2,3,4,··· (4)
[0033] 合成信息值Cv表示秘密信息SI与位信息P的组合值;
[0034] Bi, j = Bin2dec(Cvi, j)
[0035]
[0038]本发明的有益效果如下:
[0039] (1)本发明所涉及的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真;
[0040] (2)RIHA算法能够避免NRDH算法的失效情况,其算法更稳定,更可靠;
[0041] (3)通过实验验证,本发明所涉及的可逆图像隐藏算法输出的图像可逆性更好,图 像输出更加稳定。
【附图说明】
[0042]图1是RIHA算法嵌入与提取过程的程序流程图;
[0043]图2是第一幅实验图像;
[0044]图3是第二幅实验图像;
[0045]图4是第三幅实验图像;
[0046] 图5是第四幅实验图像;
[0047] 图6是第五幅实验图像;
[0048] 图7是第六幅实验图像;
[0049] 在图1中,(a)表示原始的AMBTC的图像,(b)表示模运算后的图像,(c)表示旋转后 的图像,(d)表示嵌入秘密信息后的图像,(e)表示旋转后最终的载密图像。
【具体实施方式】
[0050] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0051] 综上所述,本发明公开了一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法,包括RIHA算 法,RIHA算法包括以下步骤,RIHA算法嵌入与提取过程的程序流程图:
[0052]步骤1、输入载体图像C,初始化,i -0,j -0以及k;
[0053] 步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用,则步骤13。否则,选择下一个kXk子 块;
[0054] 步骤3、求解合成信息Cv;通过Cv的类型计算Ro,旋转R〇X90度,得到C' ;
[0055]步骤4、根据第j个子块的Pj,计算W〇,」和1, j;在Pj中,如果出现1的数量大于1,则W1; j 被设置1,;如果出现〇的数量大于1,则W(^被设置1;
[0056 ] 步骤5、如果1, j为1,则到步骤7;如果1, j等于0,则步骤8;
[0057] 步骤6、如果Wo, j为1,则到步骤9;如果Wo, j等于0,则步骤10;
[0058] 步骤7、根据式(5),Cv被嵌入,Wi, j被设置0,到步骤11;
[0059] 步骤8、根据式(6),Cv被嵌入,Wi, j被设置0,到步骤11;
[0060] 步骤9、根据式(5),Cv被嵌入,Wo, j被设置0,到步骤11;
[0061] 步骤10、根据式(6),Cv被嵌入,Wo, j被设置0,到步骤11;
[0062] 步骤11、所有秘密信息被嵌入,到步骤12,否则,到步骤2;
[0063]步骤12、反向旋转Ro X 90度,输出图像;
[0064]步骤13、结束。
[0065]在AMBTC算法中,I是像素大小为RX L的图像;I将被分成不相交的k*k大小的子块;
[0068] 1^表示第j个子块的第i个像素值;、表示第j个子块的平均值,k表示子块的大 小;
[0073] k = 2,3,4,· · · ;q = 2,3,4,· · ·,7;i = 0,l,· · ·,k Xk_l; j = 0,1,· · ·,Max_l · (3)
[0074] 基于与幻的大小关系,所有的载体像素被分成两类:0型类和1型类,在编码与 解码过程中,1^与比分别对应0型类和1型类,1^与比的计算如式(3)。
[0075] 其中:Η'」= Η」ι〇(1(Η」,1〇
[0076] Ι/」= Ι^ι〇(?α」,1〇
[0077] J = l,2,.",Max-l;k = 2,3,4,··· (4)
[0078] 合成信息值Cv表示秘密信息SI与位信息P的组合值;
[0079] Bi, j = Bin2dec(Cvi, j) 「00801
C5)
[0081 ] Bi, j = Bin2dec(Cvi, j)
[0082]
[0083] 为了说明本发明所采用的可逆图像隐藏算法的稳定性,本发明选用六幅图片分别 采用五种算法进行信息隐藏和输出,图2命名为"Lena",图3命名为"Airplane",图4命名为 "Boat",图5命名为"Girl",图6命名为"Toys",图7命名为"Barb",所有图像像素大小为512 X512。通过对比其他算法,如Chiou et al.'s method,Celik et al.'s method,Tai et al.'s method和NRDH算法,本文提出的RIHA算法性能明显好于上述算法,本次实验中的k是 4,实验的工具是Mat lab,其版本是R2009a,具体实验结果参见表1:
[0084] 表1:
[0085]
[0086] 从上表可以看出,本发明所提出的可逆算法所得结果,明显优于其他几种算法,总 之,本发明本发明所涉及的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真;能够避免NRDH算法 的失效情况,其算法更稳定,更可靠;输出的图像可逆性更好,图像输出更加稳定。
【主权项】
1. 一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法,其特征在于:包括RIHA算法,RIHA算法包 括以下步骤: 步骤1、输入载体图像C,初始化,i -O,j-O以及k; 步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用,则步骤13;否则,选择下一个kXk子块; 步骤3、求解合成信息Cv;通过Cv的类型计算Ro,旋转Ro X 90度,得到C ' ; 步骤4、根据第j个子块的匕,计算和Wu;在匕中,如果出现1的数量大于1,则被设 置1,;如果出现〇的数量大于1,则被设置1; 步骤5、如果W1, j为1,则到步骤7;如果W1, j等于0,则步骤8; 步骤6、如果Wo, j为1,则到步骤9;如果Wo, j等于0,则步骤10; 步骤7、根据式(5 ),Cv被嵌入,W1 j被设置0,到步骤11; 步骤8、根据式(6),Cv被嵌入,被设置0,到步骤11; 步骤9、根据式(5 ),Cv被嵌入,Wo j被设置0,到步骤11; 步骤10、根据式(6),Cv被嵌入,Wo, j被设置0,到步骤11; 步骤11、所有秘密信息被嵌入,到步骤12,否则,到步骤2; 步骤12、反向旋转Ro X 90度,输出图像; 步骤13、结束。2. 根据权利要求1所述的基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法,其特征在于:在AMBTC算 法中,I是像素大小为R X L的图像;I将被分成不相交的k*k大小的子块;I1,j表示第j个子块的第i个像素值;、表示第j个子块的平均值,k表示子块的大小;Vj表不第j个子块的标准偏差;k = 2,3,4,...;q = 2,3,4,...,7;i = 0,l,...,kXk-l;j = 0,l,···,Max-I · (3) 基于与、的大小关系,所有的载体像素被分成两类:0型类和1型类,在编码与解码过 程中,1^与出分别对应0型类和1型类,1^与比的计算如式(3)。3. 根据权利要求1所述的基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法,其特征在于:其中:H、= Hj-mod(Hj ,k) L'j = Lj_mod(Lj,k) J = I,2,…,Max_l ;k = 2,3,4,." (4) 合成信息值Cv表示秘密信息SI与位信息P的组合值;
【专利摘要】本发明公开了一种基于AMBTC算法的可逆图像隐藏算法,包括RIHA算法,RIHA算法包括以下步骤:步骤1、输入载体图像C;步骤2、如果载体图像C的所有子块已经使用,则步骤13,否则,选择下一个k×k子块;步骤3、求解合成信息Cv,并得到Cˊ;步骤4-11、根据第j个子块的Pj,计算W0,j和W1,j;根据W1,j和W0,j的值选择不同步骤进行Cv嵌入,待所有秘密信息被嵌入,到步骤12,否则,到步骤2;步骤12、反向旋转Ro×90度,输出图像;步骤13、结束;本发明所提出的RIHA算法有较高的容量和较低的图像失真;RIHA能够避免NRDH算法的失效情况,其算法更稳定,更可靠,输出图像质量进一步提高。
【IPC分类】G06T9/00
【公开号】CN105488822
【申请号】CN201510937649
【发明人】唐明伟
【申请人】西华大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月15日

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