一种基于非对称直方图算法的图像处理方法及装置

本发明涉及图像处理，具体地，涉及一种基于非对称直方图算法的图像处理方法及装置。

背景技术：

1、可逆信息隐藏(reversible data hiding,rdh)不仅能从含密载体中提取秘密信息，还能无损地还原原始载体。在基于预测误差直方图(prediction error histogram，pee)算法中，非对称直方图平移(asymmetric histogram shinfting，ahs)算法是其中较为巧妙的一种。ahs划分图像块，设定中心像素作为被预测像素，通过找到其余像素中的最大值、最小值作为预测像素，分别对中心像素进行预测，生成预测误差直方图。找到直方图中的峰值点，将中心像素分别减小、增大来进行信息嵌入，执行两次相反的操作使其能发生补偿还原反应，降低图像的失真情况。

2、然而，ahs算法仅对图像块中的中心像素进行信息嵌入，其余大量像素被浪费，使得平均嵌入率过低，总体嵌入容量较小。此外，ahs算法利用传统预测器，将预测像素与被预测像素之间作差来计算预测误差，所生成的预测误差直方图不够陡峭，使得整体嵌入容量不高。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于非对称直方图算法的图像处理方法及装置，本发明利用图像块中的最大值、最小值像素预测其他像素，并结合改进的预测器以生成更为陡峭的直方图，能够在提高图像质量的同时，大幅度的提升其嵌入容量。

2、为解决上述问题，本发明的技术方案为：

3、一种基于非对称直方图算法的图像处理方法，包括以下步骤：

4、在图像块中找到最大值像素，将其作为预测像素，将图像块中其余剩余像素作为被预测像素，利用最大值像素按照空间位置依次预测块内其余像素；

5、通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最大值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其减小的方向嵌入信息；

6、在图像块中找到最小值像素，将其作为预测像素，将图像块中其余剩余像素作为被预测像素，利用最小值像素按照空间位置依次预测块内其余像素；

7、通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最小值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其增大的方向嵌入信息。

8、优选地，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最大值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其减小的方向嵌入信息的步骤，具体包括：在图像块中找到最大值像素，再按照空间前后顺序进行扫描，扫描后依次利用最大值像素计算预测误差，通过改进预测器，对预测公式进行处理，调整预测公式中的参数，生成更为陡峭的直方图，具体处理公式为：其中，f＞0，0＜z≤f+1来保证直方图修改后依然处于坐标轴的单侧。

9、优选地，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最大值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其减小的方向嵌入信息的步骤，具体包括：所有图像块预测完毕后，生成最大值预测误差直方图，找出其峰值点与零点，预测误差为峰值点的像素进行数据嵌入，位于峰值点与零点之间的像素进行位移操作，其他像素保持不变，所有像素修改都进行“减”操作，即将像素值减小，预测误差修改公式为：像素修改公式为：xi′＝xi-emax。

10、优选地，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最小值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其增大的方向嵌入信息的步骤，具体包括：在利用最大值像素进行嵌入完毕后，回到第一个图像块开始，依次找出最小值像素，利用最小值像素对块内其他像素进行预测，通过改进预测器，对预测公式进行处理，调整预测公式中的参数，生成更为陡峭的直方图，具体处理公式为：其中，f＞0，0＜z≤f+1来保证直方图修改后依然处于坐标轴的单侧。

11、优选地，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最小值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其增大的方向嵌入信息的步骤，具体包括：对所有图像块像素计算后生成最小值预测误差直方图，找出其峰值点与零点，预测误差为峰值点的像素进行数据嵌入，位于峰值点与零点之间的像素进行位移操作，其他像素保持不变，数据修改过程进行“加”计算，即将所有修改像素变大，预测误差修改公式为：

12、像素修改公式为：x′i＝xi+emin。

13、进一步地，本发明还提供一种基于非对称直方图算法的图像处理装置，所述装置包括处理器以及用于存储所述处理器的可执行指令的存储器，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行如上所述的基于非对称直方图算法的图像处理方法。

14、与现有技术相比，本发明利用图像块中的最大值、最小值像素预测其他像素，并结合改进的预测器以生成更为陡峭的直方图，能够一定程度上提高图像质量的同时，大幅度的提升其嵌入容量，能够满足更多情况的嵌入需求，可以应用于图像隐写、信息安全等领域。

技术特征：

1.一种基于非对称直方图算法的图像处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于非对称直方图算法的图像处理方法，其特征在于，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最大值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其减小的方向嵌入信息的步骤，具体包括：在图像块中找到最大值像素，再按照空间前后顺序进行扫描，扫描后依次利用最大值像素计算预测误差，通过改进预测器，对预测公式进行处理，调整预测公式中的参数，生成更为陡峭的直方图，具体处理公式为：其中，f＞0，0＜z≤f+1来保证直方图修改后依然处于坐标轴的单侧。

3.根据权利要求2所述的基于非对称直方图算法的图像处理方法，其特征在于，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最大值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其减小的方向嵌入信息的步骤，具体包括：所有图像块预测完毕后，生成最大值预测误差直方图，找出其峰值点与零点，预测误差为峰值点的像素进行数据嵌入，位于峰值点与零点之间的像素进行位移操作，其他像素保持不变，所有像素修改都进行“减”操作，即将像素值减小，预测误差修改公式为：像素修改公式为：xi′＝xi-emax。

4.根据权利要求1所述的基于非对称直方图算法的图像处理方法，其特征在于，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最小值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其增大的方向嵌入信息的步骤，具体包括：在利用最大值像素进行嵌入完毕后，回到第一个图像块开始，依次找出最小值像素，利用最小值像素对块内其他像素进行预测，通过改进预测器，对预测公式进行处理，调整预测公式中的参数，生成更为陡峭的直方图，具体处理公式为：其中，f＞0，0＜z≤f+1来保证直方图修改后依然处于坐标轴的单侧。

5.根据权利要求4所述的基于非对称直方图算法的图像处理方法，其特征在于，所述通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最小值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其增大的方向嵌入信息的步骤，具体包括：对所有图像块像素计算后生成最小值预测误差直方图，找出其峰值点与零点，预测误差为峰值点的像素进行数据嵌入，位于峰值点与零点之间的像素进行位移操作，其他像素保持不变，数据修改过程进行“加”计算，即将所有修改像素变大，预测误差修改公式为：像素修改公式为：x′i＝xi+emin。

6.一种基于非对称直方图算法的图像处理装置，其特征在于，所述装置包括处理器以及用于存储所述处理器的可执行指令的存储器，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行如权利要求1至5中任意一项所述的基于非对称直方图算法的图像处理方法。

技术总结
本发明提供了一种基于非对称直方图算法的图像处理方法及装置，所述方法包括：在图像块中找到最大值像素，利用最大值像素按照空间位置依次预测块内其余像素；通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最大值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其减小的方向嵌入信息；在图像块中找到最小值像素，利用最小值像素按照空间位置依次预测块内其余像素；通过改进的预测器，调整预测公式中的参数，计算最小值像素与其余像素的预测误差，生成预测误差直方图，找到预测误差直方图中的峰值点，将其中的像素往其增大的方向嵌入信息。

技术研发人员：赵琰,胡晨莹
受保护的技术使用者：上海电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27