可逆数据隐藏方法以及恢复方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数据隐藏技术领域，具体设及一种可逆数据隐藏方法W及恢复方法， 可被应用在医学、法律和军事等敏感领域。
【背景技术】
[0002] 近几年来数据隐藏成为加强的研究领域。在数据隐藏过程中，大多数多媒体数据 隐藏技术修改覆盖介质并因此使覆盖介质失真。即使失真通常很小且人类视觉系统化VS) 不可觉察，但通常不能完全恢复原始覆盖介质。换言之，运些数据隐藏技术大多数不可逆， 对某些敏感应用，如法律和医学图像，是不可接受的。对于法律、医学和其他敏感应用，需要 可逆数据隐藏W提取嵌入的数据并恢复原始主体信号，所W现有技术带来的缺点，实有待 改善。
[0003] 面对上面的缺点，有李小龙先生等提出了一种新的嵌入方法，本发明称为第一嵌 入方法，该第一嵌入方法主要是实现了在每个分块的最大值和最小值处嵌入数据，最多可 嵌入两个比特。将原始图像分成大小相同但互不重叠的块mXn2,并对块内像素按灰度值进 行升序排序，请参看图1。
[0004]如图 1 所示，原始像素序列为（P1，P2, . . .，pn-i，Pn) = (162，161，159，157，163，158)， 升序排序后变为(pSi，pS2，. . .，pSn_l，pSn) = (157，158，159，161，162，163)，其中n = nlXn2。 [000引用次最大值预测最大值，用次最小值预测最小值，执行数据嵌入。最大值预测误差 emax = pSn-pSn-i，最小值预测误差emin = pSi-pS2，嵌入公式为
[0008] 可W看出，第一嵌入方法主要利用了单极值分块，实现了信息的可逆隐藏，请参看 图2。具有如下特点：
[0009] 1、执行嵌入的像素位于排序后灰度值序列的两端
[0010] 2、每个分块最多影响到2个像素，且像素值最大变化1，因此具有可保证很高的保 真度
[0011] 3、虽然每个分块最多可嵌入2比特数据，但是仅仅对灰度值序列的两端进行利用， 对多极值分块没有充分利用，因此嵌入容量较小，有待进一步挖掘像素冗余，实有待进一步 改善。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是提供一种可逆数据隐藏方法W及恢复方法。
[001引为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0014] -种可逆数据隐藏方法，包括：
[0015] 预处理步骤，将原始像素域图像进行分块并按块内灰度值进行排序；
[0016] 标识步骤，将排序后的序列进行检测、识别并标识特征类块；
[0017] 嵌入水印信息步骤，对特征类块通过第二嵌入方法嵌入水印信息，该第二嵌入方 法包括：
[0018] 确定次极大值:标识特征类块中的次极大值像素位置为1，形成次极大值像素位置 图；
[0019] 计算预测差值:计算特征类块中极大值与次极大值的差值；
[0020] 嵌入水印信息：当差值等于1，则将水印数据的二进制码叠加到多极值序列上；
[0021] 嵌入辅助信息步骤，嵌入相应的辅助信息。
[0022] 进一步地，该预处理步骤包括：
[0023] 块:将原始图像分成个大小相同但互不重叠的块；
[0024] 排序:对块内像素按灰度值进行排序。
[0025] 进一步地，该块内像素按灰度值排序方式为升序或降序。
[0026] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该标识步骤中的特征类块包括:ki类块、k2类 块W及混合k类块。
[0027] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该ki类块为极小灰度值像素数量为1，等值 极大灰度值数量Κηρ -max ^ n-l，其中ki = np-max且Kkl 如-1。
[0028] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该k2类块为极大灰度值像素数量为1，等值 极小灰度值数量Knp-min < n-1，其中k2 = np-min且Kk2 < n-1。
[0029] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该混合k类块为等值极大灰度值像素数量1< Ilp-max ^ η-1 ,專值极小灰度值数里 l〈np-min ^ η-1 ,其中kl 二Ilp-max, k2 二Πρ-min且kl+k2 ^ η-1 〇
[0030] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该块像素的灰度值按大小顺序排序，次极大 值称为次极大基pSb-max，相应像素称为次极大基像素 Pb-max ;次最小值称为次极小基pSb-min，相 应像素称为次极小基像素 Pb-min。
[0031] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该嵌入辅助信息步骤包括：
[0032] 替换最低有效位:计算辅助信息长度，提取图像的前与辅助信息相同长度个数像 素的最低有效位，并用辅助信息进行替换；
[0033] 嵌入最低有效位:将提取到的最低有效位序列嵌入到数据最后嵌入块W后的像素 中。
[0034] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该嵌入辅助信息步骤中的辅助信息包括:位 置图W及辅助信息标识。
[0035] 进一步地，该嵌入辅助信息步骤中的位置图包括溢出像素位置图、全平滑块位置 图W及基像素位置图。
[0036] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该嵌入辅助信息步骤中的辅助信息标识包 括净荷容量、块大小、压缩后的位置图尺寸、最后嵌入块索引W及最后嵌入像素索引。
[0037] -种可逆数据隐藏的恢复方法，包括：
[0038] 读取辅助信息步骤，接收到嵌入水印信息的图像后，读取获得完整的辅助信息，该 辅助信息包括位置图W及辅助信息标识；
[0039] 预处理步骤，将嵌入水印信息的图像进行分块并按块内灰度值进行排序；
[0040] 标识步骤，将排序后的序列进行检测、识别并标识特征类块；
[0041] 处理步骤，从位置图中解压缩出次极大值像素位置图，确定各块位置图，识别块类 型；确定次极大值像素:根据解压缩的次极大值像素位置图，确定各块的次极大值像素，称 为次极大基像素;计算次极大基像素灰度值大的像素与次极大基像素的差，差为1提取水印 信息0,像素灰度值不变;差为2提取水印信息1，像素灰度值减1;差大于2则标识无嵌入信 息，像素灰度值不变;从数据最后嵌入块W后的像素中提取嵌入的最低有效位序列，并替换 到辅助信息占用的像素中；
[0042] 提取水印信息与恢复图像步骤，重复标识步骤与处理步骤，依次处理各个块并提 取水印信息并恢复块内各最大像素灰度值，得到原始图像。
[0043] 进一步地，该辅助信息标识包括净荷容量、块大小、压缩后的位置图尺寸、最后嵌 入块索引W及最后嵌入像素索引。
[0044] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该位置图包括溢出像素位置图、全平滑块位 置图W及基像素位置图。
[004引在上述任意实施例基础上，进一步地，该特征类块包括:ki类块、k2类块W及混合k 类块。
[0046] 进一步地，该ki类块为极小灰度值像素数量为1，等值极大灰度值数量Knp-max < n-1，其中ki = np-max且Kki < n-1。
[0047] 进一步地，当识别出ki类块时，此情况下，/'s {I，2，.·.，"]，茂" =我-與U，提取 的信息比特为：
[0053] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该k2类块为极大灰度值像素数量为1，等值 极小灰度值数量Knp-min < n-1，其中k2 = np-min且Kk2 < n-1。。
[0054] 进一步地，当识别出k2类块时，此情况下，Z'e 0,2,…，"}，蘇=的-的,+,，提取的 信息比特为：
[0055]
[0056] 图像恢复策略为：
[0060] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该纔合k类块为等值极大灰度值像素数量1< np-max < n-1，等值极小灰度值数量 Knp-min < n-1，其中 kl 二 np-max，k2 二 np-min，且 kl+k2 < n-1 D
[0061] 进一步地，当识别出混合k类块，此情况下，{I，2，...，"]，适=挤_*,+1 -扔_*:,， 4。=货-pVi，:等值极大值处提取的信息比特为：
[0069] 在上述任意实施例基础上，进一步地，该预处理步骤包括：
[0070] 块:将原始图像分成个大小相同但互不重叠的块；
[0071 ]排序:对块内像素按灰度值进行排序。
[0072] 进一步地，该块内像素按灰度值排序方式为升序或降序。
[0073] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、W及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0074] 图1为现有技术第一嵌入方法中图片的像素块排序图；