1.基于预测误差修正和自适应优化映射的可逆数据隐藏方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1,对原始图像进行溢出处理,将原始图像分为若干大小相同互不重叠的像素块;
步骤2,将步骤1得到的像素块按照交叉排列的形式划分为两个集合,依次计算两个集合中的每个像素块的复杂度,将每个集合中的像素块根据其复杂度依次从小到大排序,每个像素块根据梯度值和确定像素块内的扫描顺序,根据扫描后的像素值大小对像素块内像素进行升序排序;
步骤2的具体过程为:
步骤2.1,将步骤1得到的像素块按照交叉排列的形式划分为两个集合,即:(1)
式(1)中,,分别表示像素块的行和列;
步骤2.2,先对其中一个集合进行处理,处理完后再对另一个集合进行处理,两个集合的处理过程相同;
处理过程为:
将当前像素块的相邻区域内像素的差值的绝对值之和作为当前像素块的复杂度,根据复杂度的大小将像素块从小到大进行排序;
其中,相邻区域内像素指当前像素块的左右两侧P×2区域及上下两侧2×Q区域;
步骤2.3,对于每个像素块,根据公式(2)和公式(3)计算当前像素块的梯度值和,根据梯度值和选择扫描顺序,得到每个像素块内的每个像素值;
(2)
(3)
式(2)和(3)中,是当前像素块的最左上角像素的坐标;
若,则按照第一行、第二行……最后一行的行间顺序,且每行均按照从左至右的顺序进行扫描;
若,则按照最后一行……第二行、第一行的行间顺序,且每行均按照从左至右的顺序进行扫描;
若,则按照第一行、第二行……最后一行的行间顺序,且每行均按照从右至左的顺序进行扫描;
若,则按照最后一行……第二行、第一行的行间顺序,且每行均按照从右至左的顺序进行扫描;
若,则按照第一列、第二列……最后一列的列间顺序,且每列按照从上到下的顺序进行扫描;
若,则按照第一列、第二列……最后一列的列间顺序,且每列按照从下到上的顺序进行扫描;
若,则按照最后一列……第二列、第一列的列间顺序,且每列按照从上到下的顺序进行扫描;
若,则按照最后一列……第二列、第一列的列间顺序,且每列按照从下到上的顺序进行扫描;
步骤2.4,根据步骤2.3扫描得到的每个像素块内的每个像素值,将每个像素块内的像素按照像素值大小进行升序排列,得到有序序列,以及对应的下标序列,且满足公式(4)的条件,即:(4)
式(4)中,n表示每个像素块内像素值的总数;
步骤3,使用第三大像素预测最大和第二大像素,使用第三小像素预测最小和第二小像素,生成四个预测误差,根据排序像素和下标之间的关系,修改预测误差;
步骤4,定义两个复杂度阈值,循环遍历复杂度阈值,划分复杂度区间,根据复杂度区间的不同修改预测误差,将预测误差值为0、1的进行成对,得到预测误差对序列;
步骤5,对于某组复杂度阈值、,循环遍历所有步骤4得到的预测误差对的二维映射,计算嵌入容量、图像损失程度,根据嵌入容量和图像损失程度得到当前划分方案下的像素块的最优复杂度阈值、和二维映射;
步骤6,改变步骤1中划分的像素块的大小,重复步骤2~5,得到所有像素块下的最优复杂度阈值、和二维映射,在每个像素块的最优复杂度阈值、和二维映射所对应的集合中嵌入数据,得到载密图像,通过峰值信噪比得到最优载密图像、最终参数、最终的载密图像。
2.根据权利要求1所述的基于预测误差修正和自适应优化映射的可逆数据隐藏方法,其特征在于,步骤1的具体过程为:步骤1.1,将大小为M×N的原始图像,按照光栅扫描的顺序扫描除第一行、第一列、最后一行和最后一列外的其他像素,如果像素值为254或者1时,位置图记录为0,如果像素值为255时,位置图记录为1,并将像素值修改为254,如果像素值为0时,位置图记录为1,并将像素值修改为1,得到宿主图像I,宿主图像I不包括原始图像的第一行、第一列、最后一行和最后一列像素;
步骤1.2,将步骤1.1得到的宿主图像I分为若干大小为且相等的互不重叠的像素块,。
3.根据权利要求1所述的基于预测误差修正和自适应优化映射的可逆数据隐藏方法,其特征在于,步骤3的具体过程为:用第三大的像素分别预测最大值像素和第二大像素,根据公式(5)和(6),得到对应的预测误差和,同理,用第三小的像素分别预测最小值像素和第二小像素,根据公式(7)和(8),得到对应的预测误差和;
(5)
(6)
(7)
(8)
式(5)-(8)中,,,,;
当时,根据公式(4)和公式(5),说明有序序列中,最大像素或者第二大的像素与第三大像素位置发生过交换,此时;同理,当时,;当时,。
4.根据权利要求1所述的基于预测误差修正和自适应优化映射的可逆数据隐藏方法,其特征在于,步骤4的具体过程为:步骤4.1,对于和,在成对预测误差中,当时,修改对应的预测误差值,假设,,表达式为:(9)
步骤4.2,定义两个复杂度阈值、,假设最大复杂度阈值为,最小复杂度阈值为,令,,步长为100;
当像素块复杂度时,,当像素块复杂度时,;
循环遍历所有组复杂度阈值、的值,且每组复杂度阈值、均需处理以便所有的像素块,对于每组复杂度阈值、,将预测误差值为1和0的进行成对,即(0,0)、(1,0)、(1,1)、(0,1)四对,得到预测误差对序列。
5.根据权利要求1所述的基于预测误差修正和自适应优化映射的可逆数据隐藏方法,其特征在于,步骤5中,嵌入容量、图像损失程度的表达式为:(10)
(11)
(12)
式(10)-(12)中,表示可嵌入预测误差对的数量,表示扩展移动的预测误差数量,表示预测误差对的可能映射有序集合,表示集合中元素个数,表示移动前后两个预测误差对的范数,为图像损失程度,为图像嵌入容量,为给定的嵌入数据长度。
6.根据权利要求1所述的基于预测误差修正和自适应优化映射的可逆数据隐藏方法,其特征在于,步骤6的具体过程为:改变步骤1中划分的像素块的大小,重复步骤2~5,得到所有像素块下的最优复杂度阈值、和二维映射,在每个像素块的最优复杂度阈值、和二维映射所对应的集合中嵌入数据,得到载密图像,再计算载密图像与原始图像的峰值信噪比,则最大峰值信噪比所应对的载密图像为最优载密图像,最优载密图像所对应的像素块大小、两组二维映射、两组复杂度阈值、作为最终参数,将最终参数、步骤1中的位置图及两个集合中嵌入数据停止的位置作为辅助信息,将辅助信息采用LSB替换存储至原始图像的第一行、第一列、最后一行和最后一列像素的最低有效位面,得到辅助图像,将辅助图像与最优载密图像结合得到最终的载密图像。
7.根据权利要求1所述的基于预测误差修正和自适应优化映射的可逆数据隐藏方法,其特征在于,步骤6中,计算载密图像与原始图像的峰值信噪比,表达式为:(13)
(14)
式(13)和(14)中,表示载密图像和宿主图像之间的均方误差,和表示原始图像的行数和列数,表示每一位像素的位数,灰度图像为8,为峰值信噪比,单位为。