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