谱段交织预测的多光谱图像可逆信息隐藏算法

针对现有可逆信息隐藏算法嵌入容量不高并且不适合多光谱图像的问题,提出一种基于谱段交织预测的多光谱图像可逆信息隐藏算法.利用含秘图像像素值与原始图像像素值相差不大于1的特点,结合含秘谱段对多光谱图像进行多波段预测,通过预测误差直方图移位技术嵌入秘密信息.Landsat卫星和Terra卫星多光谱图像仿真结果表明,提出的算法和典型可逆信息隐藏算法相比具有更好的视觉质量和隐藏容量.     

JPEG图像多域可逆信息隐藏及载荷分配算法

信息隐藏技术通过修改数字媒体信号嵌入附加信息而不影响媒体本身的使用价值;可逆信息隐藏不仅可以隐藏并提取附加信息,还可以无失真地恢复载体,是当前研究热点.针对应用最广泛的图像格式JPEG(joint photographic experts group),其可逆信息隐藏方法可分2类：1)离散余弦变换(discrete cosine transform, DCT)系数域修改,会导致文件扩展和视觉质量失真;2)熵编码域修改,生成的载密图像与原始图像相比无信号失真,但载荷有限且载荷越高往往文件扩展越严重.针对这2类方法存在的问题,设计了一种JPEG图像多域可逆信息隐藏算法,同时考虑DCT系数域修改和熵编码域修改来嵌入附加信息.由于2个域的修改对视觉质量失真和文件扩展的影响不同,因此研究重点在于载荷的合理分配.首先分析了在熵编码域嵌入信息时引起文件扩展的原因;然后据此设计基于VLC频率直方图的载荷分配算法以最小化文件扩展和视觉质量失真.实验结果表明：所提算法在文件扩展和视觉质量方面明显优于现有的方法.     

明文图像可逆信息隐藏综述

图像可逆信息隐藏作为信息隐藏的重要分支,发展至今已近三十年,因其独有的图像无损恢复能力,一直备受医学、司法、军事等重点领域的青睐。然而现有可逆信息隐藏研究成果繁多,迁移知识广泛,本文简要梳理可逆信息隐藏的发展脉络,在回顾经典算法的基础上,加以简化、注释,总结成功经验,展望潜在应用,以期为研究者提供一个按图索骥的探索路径。本文主要包括3个部分,分别为位图(Bitmap, BMP)图像的可逆信息隐藏(适用于空域嵌入操作)、JPEG(Joint Photographic Experts Group)图像的可逆信息隐藏(适用于频域和编码域嵌入操作)和鲁棒可逆水印(适用于扩展性研究)。通过近百篇高影响力文献的梳理可知,可逆研究的受众广泛、基础深厚,其严谨的数学定义和简明的机理论证是深受研究者推崇和坚持的重要原因。“干净、简明”的特点也是其能够与现实应用有效结合的强力抓手。增加可逆算法对于载体多样性的普适性研究,引入新的评价指标来导引算法与现实应用的融合,将是未来可开拓的方向。可逆信息隐藏技术能够恢复图像初始状态,其独特之处在于图像本身就是一个复杂语义的信息表达。这既要求可逆嵌入操作所施加的影响不能改变图像所表达的主要语义,又要求该操作是可消除的,保留溯源能力,将内容的信息表达权始终交由图像本身。这一特点不仅为敏感领域信息处理所亟需,也是其他常见领域并不排斥的。严格来说,一定程度上的复原本就是事物发展到一定阶段后的必然追求。据此,本文认为推广可逆研究与多学科融合解决更难、更广泛的问题,实现长远发展,是完全必要且可行的。     

密文图像中的可逆信息隐藏算法

针对传统算法存在的加密和信息隐藏过程分离,嵌入容量小,操作不灵活的缺陷,提出了一种基于混沌和直方图平移的密文图像中的可逆信息隐藏算法。发送端先对图像加密,然后嵌入信息;接收端既可以先解密再提取信息,也可以先提取信息再解密。仿真实验结果表明该算法易于实现,并能有效提高信息嵌入的容量。     

基于多目标优化的加密图像可逆信息隐藏

针对加密前预留空间（RRBE）嵌入算法需要进行一系列的预处理工作,以及加密后腾出空间（VRAE）嵌入算法嵌入空间较小的缺点,为了在提高嵌入率的同时缩减算法流程和减少工作量,提出一种基于多目标优化的加密图像可逆信息隐藏算法。该算法将RRBE与VRAE中两个具有代表性的算法在同一载体中结合使用,并以信息嵌入量、直接解密图像失真、提取错误率、计算复杂度等性能评价指标作为优化子目标,再利用功效系数法建立模型求解出两种算法应用比例的相对最优解。实验结果表明,所提算法不仅能够降低单独使用RRBE算法的计算复杂度,还能使图像处理用户够根据实际应用场景中不同的需求灵活地分配优化目标,同时也能获得较好的图像质量和令人满意的信息嵌入量。     

一种大容量的可逆RGB图像信息隐藏算法

该文介绍并分析了RGB图像的直方图特性,详细阐述了直方图的峰值点和零值点的特点和直方图平移对图像的影响。在此基础上,根据视觉特性的特点,提出了一种新的RGB图像信息隐藏算法：一种大容量的可逆RGB图像信息隐藏算法。该算法基于直方图平移和视觉特性,能解决当前基于直方图平移算法的低隐藏容量难点。实验结果及分析表明,该算法易于实现,有很好的隐蔽性并对隐藏容量有较大提高。     

一种大容量的可逆RGB图像信息隐藏算法

该文介绍并分析了RGB图像的直方图特性,详细阐述了直方图的峰值点和零值点的特点和直方图平移对图像的影响。在此基础上,根据视觉特性的特点,提出了一种新的RGB图像信息隐藏算法:一种大容量的可逆RGB图像信息隐藏算法。该算法基于直方图平移和视觉特性,能解决当前基于直方图平移算法的低隐藏容量难点。实验结果及分析表明,该算法易于实现,有很好的隐蔽性并对隐藏容量有较大提高。     

基于中值预测的四轮嵌入可逆信息隐藏算法

传统基于预测误差直方图平移的可逆信息隐藏算法大多通过固定顺序来扫描原始图像,从而进行数据嵌入,这种方式没有考虑图像本身的纹理信息,导致无效移位像素点较多,伪装图像视觉质量较差。为解决该问题,提出一种基于中值预测的四轮嵌入可逆信息隐藏算法,以在提高嵌入容量的同时降低伪装图像的失真率。利用相邻像素之间具有较强相关性的特点,在较小的误差值处聚集大量像素点,以得到更陡峭的预测误差直方图并提高嵌入容量。对每个像素点定义复杂度,根据复杂度的高低对预测误差进行排序,优先在图像平滑区域嵌入数据,从而有效减少无效移位像素点个数,降低伪装图像的失真率。实验结果表明,该算法的最大嵌入率可以达到0.3 bpp,在0.1 bpp的嵌入率下峰值信噪比高达55.15 dB,与非对称直方图算法、误差直方图移位算法等相比,其具有较高的嵌入容量和较小的视觉失真率。     

基于加法同态加密与多高位嵌入的加密域图像可逆信息隐藏

密文域图像可逆信息隐藏将图像加密和可逆信息隐藏相结合,可提升图像网络传输的安全性和信息传输效率。然而,对于密文图像可逆信息隐藏,常规的逐位流加密会破坏图像的空间相关性,影响预留嵌入空间。提出基于加法同态加密与多高位嵌入的加密域图像可逆信息隐藏方法,通过加密预留空间。将原始图像划分为无重叠的块,同一个块采用相同的密钥进行加法同态加密,尽可能地将原始图像子块内像素相关性转移到加密后图像对应的子块中。为了提升安全性,加密后的图像再逐块进行Arnold置乱。依据块内像素与预测值之间的差值,确定该块是否嵌入信息及嵌入容量。对于可嵌入的块,利用少量的像素低位保存预测差值以保证图像可逆,冗余的多高位则以位替换的方式嵌入秘密信息。针对多高位预测可能错误的问题,设计一个依据预测差值大小腾出高位的嵌入位置选择策略,使得越接近的像素值能预留越多的高位空间。在解密阶段,秘密信息能够无误地从子块内像素的多高位提取,图像内容也能根据嵌入的多高位的数量、预测值以及预测差值实现无损恢复。实验结果表明,所提方法对广泛使用的BOWS-2数据集的图像平均嵌入容量可达2.58 bit/pixel,优于其他的同类方法。     

基于密文医学图像的可逆信息隐藏算法

针对现有算法嵌入容量低以及应用于医学图像时效果不稳定的问题,提出一种基于斜线分组和梯度算子的密文医学图像的可逆信息隐藏算法。算法利用按位异或操作对医学图像加密,接着对密文图像分块,每块再斜线分为4组,根据待嵌入2比特信息翻转对应像素组的最低3位有效位（3LSBs）。接收端先解密图像,然后根据信息隐藏密钥和梯度算子恢复原始图像并提取信息。实验结果显示,算法能无损地恢复原始医学图像,准确地提取嵌入信息,在分块大小相同的情况下,有更好的嵌入容量,更高的PSNR值和更低的信息提取错误率。     

基于直方图平移的多遍与多比特嵌入性能比较

为了提高基于直方图平移可逆数字水印算法的一遍嵌入容量,有些研究者提出了基于多比特嵌入策略的可逆水印算法,但这些算法未与已存在的单比特多遍嵌入算法进行性能比较。分析了影响基于直方图平移可逆水印算法图像质量的原因,并对多遍单比特和一遍多比特嵌入可逆水印算法的性能进行了理论比较,指出在嵌入容量相同的条件下,多遍单比特嵌入的图像质量明显优于一遍多比特嵌入算法。对大量的标准测试图像进行仿真实验,证明了理论分析的正确性, 为设计基于直方图平移的可逆水印算法提供了参考依据。     

基于非对称直方图平移的可逆信息隐藏算法

利用两个非对称直方图分别向相反方向平移嵌入信息,会产生像素值的补偿还原效应,提出了一种更好的像素值预测方法,生成两个更偏向0值右侧和左侧的非对称预测误差直方图,这样的两个直方图在进行第二层信息嵌入时,会出现更多的像素点恢复到原始图像像素值,减少图像扭曲失真,提高载密图像质量。与传统算法相比,减少了参与直方图修改的像素量,进一步保护了载密图像质量。     

基于直方图平移可逆水印的性能估计

多层直方图平移可逆水印算法可以获得较高的嵌入容量。由于多层嵌入复杂度较高,在实际实施多层嵌入前,一般不可预知算法是否满足用户要求的嵌入容量和水印图像质量。提出一种快速性能估计方法,该方法无需实际嵌入操作,仅根据直方图信息就可以准确估计多层嵌入后水印容量及相应的水印图像质量。实验结果表明：该方法速度快、估计精度高,为实际使用直方图平移可逆水印算法提供了一种快速、有效的判决依据。     

结合层次结构和直方图平移的无损数据隐藏

针对现有基于差值直方图方法利用原始图像结构关系上的不足,提出了一种基于层次结构和差值直方图平移的无损数据隐藏方法RDH-HSDHS。RDH-HSDHS利用原始图像数据块中像素的差值形成直方图,充分利用图像中相邻像素间的相关性嵌入数据,为了进一步利用数据块中的参考像素进行数据嵌入,将参考像素组成新的图像进行下一层水印嵌入,直到当前层的嵌入容量小于解码所需的附加信息的长度或隐秘图像质量小于给定阈值。实验仿真结果表明,RDH-HSDHS能较好利用原始图像的全局和局部特性,在嵌入容量和隐秘图像质量之间达到较好的折中,在隐秘图像质量超过30 dB的同时,嵌入容量大于0.75 bit/pixel。另外,与相似方法的性能比较证明了提出方法的优势。该方法能有效应用于高质量需求的图像载体中进行信息隐藏。     

基于位平面压缩的密文医学图像可逆信息隐藏算法

针对目前医学图像可逆信息隐藏算法嵌入容量小、需要对图像进行感兴趣区域（ROI）划分、接收方操作不灵活等缺点,结合医学图像特点,提出了一种基于位平面压缩的可分离式密文域信息隐藏算法。首先,将256级灰度医学图像分解成8个位平面,压缩高4个位平面,用峰值点像素值填充压缩后的空间,重构图像;然后,对重构的图像头部、中部、尾部分别加密;最后,在尾部根据嵌入密钥选取位置,通过直方图平移算法嵌入信息,接收方可根据密钥持有情况实现信息提取与图像恢复的可分离操作。实验结果表明,通过压缩图像预留空间来存放信息避免了辅助信息的传输,能有效提高嵌入容量,同时具有较高的安全性。     

可逆数据隐藏算法在卫星遥感图像上的应用

针对卫星遥感图像受环境因素影响导致图像对比度下降,以及现有可逆信息隐藏算法嵌入容量低等问题,提出一种新的可逆数据隐藏算法,实现在遥感图像安全传输的同时增强图像的对比度.算法为了提高嵌入率,改进已有算法的嵌入方式,同时在信息嵌入的过程中,逐步增强卫星遥感图像的对比度.实验结果表明:提出的算法和一些典型可逆数据隐藏.     

基于细粒度嵌入空间预留的密文域图像可逆信息隐藏方法

针对云数据管理中的用户隐私保护需求,密文域图像可逆信息隐藏受到了学术界的广泛关注.基于加密前预留空间的数据嵌入框架将载体图像分割成由图像块组成的两个独立区域,使用传统的可逆信息隐藏技术腾出数据嵌入空间,可以取得较好的性能.为了更好地利用图像的空间相关性,提出了一种细粒度的可伸缩嵌入空间预留策略.该策略将图像块重新排列,...     

利用预测误差直方图平移的可逆数据隐藏技术

根据图像差值直方图的特点,提出了一种在图像差值中进行差值扩展嵌入的可逆数据隐藏技术。为了减少数据嵌入所带来的图像质量退化,提出了几种策略,包括选择交错平移直方图以控制差值移动的个数,利用直方图零点对直方图进行分段以减小在创造嵌入空间时直方图平移的位移,以及一种与直方图平移技术相适应并随负载变化压缩尺寸的溢出位置图。实验表明,本算法比现有文献中的典型算法（例如,Thodi等人的算法和Tian的算法）具有更好的整体性能。在中、低嵌入率下,本文算法性能更加突出。