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专利号: 2019107119315
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-04-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种图像隐藏方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1:初始化预设密钥k1,k2,k3和k4,从灰度区间[0,2n-1]选取连续且不重合的p个区间,并在每个区间内选择1个值作为Gi,i=0,1,…,p-1;

S2:输入分辨率为M×N的n阶灰度图像C=(cx,y)M×N,cx,y∈{0,1,…,2n-1},将灰度图像C转换为等大的p阶半色调图像C′=(c′x,y)M×N;

S3:将密钥k1作为随机数种子,对每个Gi,i=0,1,…,p-1随机生成r个分辨率为H×W的样本小块S4:以密钥k2为随机数种子,将所有样本小块按均值聚类为p个类别S0,S1,…,Sp-1,剔除每个类别Sk中灰度值不为Gk的样本小块,其中k=0,1,…,p-1;

S5:将每个类别Sk按均值聚类划分为2个类别Sk,0和Sk,1,从Sk,0和Sk,1中分别选取离Sk,0和Sk,1聚类中心位置最近的样本小块作为编码样本小块Ak,0和Ak,1;

S6:以密钥k3为随机数种子生成分辨率为M×N的2值参考图S=(sx,y)M×N,Sx,y∈{0,1},记秘密信息是长度为l的2值比特位串B=(bi)l,bi∈{0,1},通过密钥k4确定随机坐标序列T=((xi,yi))l,其中(xi,yi)∈M×N且随机坐标序列T中坐标两两不等,初始化空白含密掩体图S7:对于 若(x,y)∈T且(x,y)对应为随机坐标序列T的第i个坐标,则从

2值比特位串B中截取元素bi并从编码样本小块Ak,0和Ak,1中选取表示bi的编码样本小块;若则从编码样本小块Ak,0和Ak,1中随机选择一个编码样本小块;以(x·H,y·W)为左上角坐标,将选中的编码样本小块放置在空白含密掩体图Cfinal上;

S8:重复S7至 中的所有坐标处理完毕,得到含密掩体。

2.根据权利要求1所述的图像隐藏方法,其特征在于,所述S1的具体方法为:S1-1:输入初始系统参数μ∈[3.57,4],初始密钥x0∈(0,1)和消除暂态效应的滤除迭代次数IT,IT>0,通过式(1)连续生成的4个随机数作为预设密钥k1,k2,k3和k4:ki=μx0(1-x0)      (1)

S1-2:从灰度区间[0,2n-1]选取p个区间,分别为[P0,P1],(P1,P2],…,(Pp-1,Pp],其中Pi,i=0,1,…,p通过式(2)进行确定:S1-3:通过式(3)从p个区间中的每个区间内选择1个值作为Gi,i=0,1,…,p-1:其中,符号 表示向下取整;

所述S2的具体方法为:

S2-1:输入分辨率为M×N的n阶灰度图像C=(cx,y)M×N,cx,y∈{0,1,…,2n-1};

S2-2:通过式(4)计算灰度图像C中的每个元素cx,y的量化值c′x,y,通过式(5)计算Δx,y;

c′x,y=Gi,cx,y∈(Pi,Pi+1],i∈[1,p-1]|cx,y∈[P0,P1],i=0   (4)其中,符号“|”表示或;

Δx,y=c′x,y-cx,y     (5)

S2-3:通过式(6)将Δx,y向cx,y周围8邻域未经式(4)处理的像素cu,v,(u,v)∈M×N且(u,v)∈{(x-1,y-1),(x-1,y),(x-1,y+1),(x,y-1),(x,y+1),(x+1,y-1),(x+1,y),(x+1,y+1)}进行扩散,其中Nc是cx,y周围8邻域未经式(4)处理的像素数量;

其中,函数Range(x,0,2n-1)用于将x量化到[0,2n-1]之间,Range(x,0,2n-1)函数的作用是若x<0,则输出0;若x>2n-1,则输出2n-1;若x∈[0,2n-1],则输出x;

S2-4:重复S2-2~S2-3至灰度图像C中的所有元素cx,y处理完毕,得到与灰度图像C等大的p阶半色调图像C′=(c′x,y)M×N;

所述S3的具体方法为:

将密钥k1作为随机数种子,通过式(7)对每个Gi,i=0,1,…,p-1随机生成r个分辨率为H×W的样本小块式(7)执行的具体功能为:

初始化分辨率为H×W的空白图像 通过式(8)计算空白图像 上生成的黑色像素点的数量X;

其中,符号 表示向上取整;

随机生成长度为X的随机坐标序列U=((xk,yk))X,其中(xk,yk)∈H×W且U中坐标两两不等;

对于随机坐标序列U中的每个坐标(xk,yk),置空白图像 上的元素 直至随机坐标序列U中的所有坐标处理完毕,得到样本小块

3.根据权利要求1所述的图像隐藏方法,其特征在于,所述S4的具体方法为:S4-1:对每个Gi,i=0,1,…,p-1随机生成的r个分辨率为H×W的样本小块随机选择1个样本小块作为初始聚类中心Dk,其中k=0,1,…,p-1;

S4-2:通过式(9)计算 到Dk=(ds,t)H×W的距离,其中i,k=0,1,…,p-1,j=0,

1,…,r-1,按距离最小找到样本小块 所属的类别Sind,ind∈{0,1,…,p-1},将其加入到Sind中;

其中, 为欧式距离计算函数;

S4-3:记 是Sk中的第i个样本小块,|Sk|是Sk中的样本小块数量,通过式(10)计算Sk中所有样本小块的均值块Mk,通过式(11)计算聚类中心,通过式(12)进行更新聚类中心,其中i=0,1,…,|Sk|-1,k=0,1,…,p-1;

S4-4:重复S4-2~S4-3,至当前重复结果与上次一致或达到预设重复次数,得到S0,S1,…,Sp-1,并将Sk中灰度值不为Gk的样本小块删除,其中k=0,1,…,p-1;

所述S7的具体方法为:

S7-1:若(x,y)∈T且(x,y)=(xi,yi),置k为c′x,y处的k值,通过式(13)确定b′i,然后将作为放置的H×W编码样本小块;

S7-2:若 置k为c′x,y处的k值,然后从编码样本小块Ak,0和Ak,1中随机选取1个,作为放置的H×W编码样本小块。

4.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。

5.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至

3任一项所述方法的步骤。

6.一种基于权利要求1所述图像隐藏方法的图像恢复方法,其特征在于,包括以下步骤:n

R1:初始化预设密钥k1,k2,k3和k4,从灰度区间[0,2-1]选取连续且不重合的p个区间,并在每个区间内选择1个值作为Gi,i=0,1,…,p-1;

R2:将密钥k1作为随机数种子,对每个Gi,i=0,1,…,p-1随机生成r个分辨率为H×W的样本小块R3:以密钥k2为随机数种子,将所有样本小块按均值聚类为p个类别S0,S1,…,Sp-1,在每个类别Sk中剔除灰度值不为Gk的样本小块,其中k=0,1,…,p-1;

R4:将每个类别Sk按均值聚类划分为2个类别Sk,0和Sk,1,从中分别选取离Sk,0和Sk,1聚类中心位置最近的样本小块作为编码样本小块Ak,0和Ak,1;

R5:以密钥k3为随机数种子生成分辨率为M×N的2值参考图S=(sx,y)M×N,sx,y∈{0,1},根据秘密信息的长度控制参数l,通过密钥k4确定随机坐标序列T=((xi,yi))l,其中(xi,yi)∈M×N且随机坐标序列T中坐标两两不等;

R6:输入分辨率为M·H×N·W的含密掩体图 根据随机坐标序列T=((xi,yi))l和2值参考图S=(sx,y)M×N,提取秘密信息B=(bi)l,将 恢复为p阶掩体图像C″=(c″x,y)M×N。

7.根据权利要求6所述的图像恢复方法,其特征在于,所述R1的具体方法为:R1-1:输入初始系统参数μ∈[3.57,4],初始密钥x0∈(0,1)和消除暂态效应的滤除迭代次数IT,IT>0,通过式(1)连续生成的4个随机数作为预设密钥k1,k2,k3和k4:ki=μx0(1-x0)       (1)

R1-2:从灰度区间[0,2n-1]选取p个区间,分别为[P0,P1],(P1,P2],…,(Pp-1,Pp],其中Pi,i=0,1,…,p通过式(2)进行确定:R1-3:通过式(3)从p个区间中的每个区间内选择1个值作为Gi,i=0,1,…,p-1:其中,符号 表示向下取整:

所述R2的具体方法为:

将密钥k1作为随机数种子,通过式(7)对每个Gi,i=0,1,…,p-1随机生成r个分辨率为H×W的样本小块式(7)执行的具体功能为:

初始化分辨率为H×W的空白图像 通过式(8)计算空白图像 上生成的黑色像素点的数量X;

其中,符号 表示向上取整;

随机生成长度为X的随机坐标序列U=((xk,yk))X,其中(xk,yk)∈H×W且U中坐标两两不等;

对于随机坐标序列U中的每个坐标(xk,yk),置空白图像 上的元素 直至随机坐标序列U中的所有坐标处理完毕,得到样本小块

所述R3的具体方法为:

R3-1:对每个Gi,i=0,1,…,p-1随机生成的r个分辨率为H×W的样本小块随机选择1个样本小块作为初始聚类中心Dk,其中k=0,1,…,p-1;

R3-2:通过式(9)计算 到Dk=(ds,t)H×W的距离,其中i,k=0,1,…,p-1,j=0,

1,…,r-1,按距离最小找到样本小块 所属的类别Sind,ind∈{0,1,…,p-1},将其加入到Sind中;

其中, 为欧式距离计算函数;

R3-3:记 是Sk中的第i个样本小块,|Sk|是Sk中的样本小块数量,通过式(10)计算Sk中所有样本小块的均值块Mk,通过式(11)计算聚类中心,通过式(12)进行更新聚类中心,其中i=0,1,…,|Sk|-1,k=0,1,…,p-1;

R3-4:重复R3-2~R3-3,至当前重复结果与上次重复结果一致或达到预设重复次数,输出S0,S1,…,Sp-1,将Sk中灰度值不为Gk的样本小块删除,其中k=0,1,…,p-1。

8.根据权利要求6所述的图像恢复方法,其特征在于,所述R6的具体方法为:R6-1:输入分辨率为M·H×N·W的含密掩体图

R6-2:对于每个(xi,yi),以(xi·H,yi·W)为左上角坐标,截取分辨率为H×W的样本小块R=(rs,t)H×W,通过式(14)从 寻找与样本小块R=(rs,t)H×W最接近的编码样本小块

R6-3:通过式(15)提取bi;

R6-4:重复R6-2~R6-3,至随机坐标序列T=((xi,yi))l中的所有坐标处理完毕,得到秘密信息B=(bi)l;

R6-5:将含密掩体图 分割为M×N个分辨率为H×W的小块cx,y,x=0,1,…,M-1,y=0,1,…,N-1,通过式(14)找到Cx,y最接近的编码样本小块 提取 将 赋值给c″x,y,将c″x,y,x=0,1,…,M-1,y=0,1,…,N-1作为恢复的p阶掩体图像C″=(c″x,y)M×N。

9.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求6至8任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6至

8任一项所述方法的步骤。