基于改进PVO自适应嵌入的加密域图像可逆信息隐藏方法

针对加密图像像素间相关性小,嵌入数据困难等问题,提出了一种基于改进PVO自适应嵌入的加密域图像可逆信息隐藏方法.首先将加密图像进行分块处理,所有图像块依据块复杂度自适应地分为多个等级,图像块所在等级越高,所能嵌入数据的容量越大;并对块内像素根据灰度值大小进行升序排列,然后根据排序结果和图像块所在等级确定中间若干位置像素值作为目标像素,目标像素预测分块内其他像素;最后,预测结果根据相关性强度自适应地嵌入秘密信息.实验结果证明此方法具有较好的嵌入质量和嵌入容量.     

基于像素值排序的可逆信息隐藏算法

针对嵌入秘密后灰度图失真明显的问题,提出一种基于像素值排序（PVO）的可逆信息隐藏算法。首先,将像素分成灰、白两层,选择灰层的像素作为目标像素,对目标像素十字交叉位置上的4个白色像素进行排序;然后根据排序结果计算两端两个像素的均值和中间两个像素的均值,利用可逆约束实现像素的动态预测;最后,根据预测结果构造预测误差直方图（PEH）,使用环形复杂度实现秘密数据的自适应嵌入,并用同样的方法处理白色层像素。利用USC-SIPI标准图像库中6幅图像进行仿真实验,当嵌入容量（EC）为10000 b,平均峰值信噪比（PSNR）为61.89 dB时,该算法能有效减小携密图像的失真。     

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。     

一种基于像素预测的图像可逆信息隐藏策略

基于像素点预测的可逆信息隐藏(Reversible Data Hiding,RDH)是当今一种低失真、高容量的信息隐藏策略,特别是对于差值扩展和直方图平移算法而言,准确预测可以同时提高数据容量和减小图像失真。文中提出了一种基于像素预测差的直方图平移方案。首先,采用Warped Distance算法来对像素值进行预测,并在此基础上利用图像的局部梯度来实现对像素值的更精确预测。综合上述两种策略,改进了现有的直方图平移算法,同时也给出了防止像素值在平移后溢出的建议。实验结果表明,相对于近年来的其他方案,该方案能够在保证图像质量的情况下有效提升数据嵌入量,并且通过调整数据嵌入层级,可以在具体使用该算法时针对图像质量和数据嵌入量进行权衡。这也进一步说明了利用图像的局部特性,特别是梯度与图像局部几何相似性,可以有效提升像素预测的精度,从而改善可逆信息隐藏的容量-失真性能。     

密文域高嵌入率图像全位面可逆数据隐藏

目的 针对现有的加密域可逆信息隐藏算法未能充分利用图像的全部位平面的问题,提出了一种密文域高嵌入率图像全位面可逆数据隐藏。方法 对载体图像进行加密,然后将隐蔽信息嵌入到加密图像中,进行隐蔽传输,发送给接收者。本文将灰度图像的8个位平面都用来进行数据嵌入,并把每个位平面划分成不重叠的块,分为非连续块（块内像素值0,1都存在）和连续块（块内为全0或全1像素值）,按块进行重排列且将排列前的块标签嵌入到重排列图像中,使用流密码对图像进行加密。在数据嵌入阶段,提出了带修正信息的像素预测方法用于非连续块的嵌入。连续块中,保持块内右下角像素值不变,用于连续块的恢复,其他位置嵌入数据;非连续块中,对预测正确的像素嵌入数据,预测错误的像素保持不变。结果 实验过程实现了多种密文域可逆数据隐藏算法,本文进行大量对比实验,并在BOSSbase和BOWS-2数据集上进行验证,与其他方法比较,本文方法在BOSSbase和BOWS-2数据集上的嵌入率分别提升了42.1%和43.3%。结论 提出的加密图像可逆数据隐藏方案,通过对不同性质的块采用不同方法进行数据嵌入,利用图像全位面信息,使得方案能够获得更高的嵌入率,表明了本文方法的有效性。     

基于全方向预测与误差扩展的可逆数据隐藏

提出一种具有高容量低失真特点的可逆图像数据隐藏算法.通过扩展像素的预测误差值将数据嵌入图像宿主中,可在提取嵌入的数据后准确还原原始图像.与大部分基于预测误差扩展的算法不同的是,提出一种具有全方向上下文的预测器以提高预测精度.提出一种基于差值扩展的嵌入算法将数据嵌入预测误差中,并提出一种仅需少量附加数据的边界表策略以避免像素溢出问题.实验数据表明,提出的全方向预测器能有效提高预测精度,并且结合提出的扩展算法与边界表,其嵌入容量与宿主图像质量较已有的可逆数据隐藏算法都有所提高.     

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。     

基于完整上下文预测的可逆数据隐藏

提出一种非线性、自适应、基于完整上下文的梯度调整预测算子FCGAP。FCGAP适用于图像可逆数据隐藏算法。在FCGAP中,目标像素的预测值等于4邻域像素值的加权平均,加权系数由与目标像素最近距离的12近邻确定。采用FCGAP,提出一种高容量低失真的可逆数据隐藏算法。实验结果表明,FCGAP能充分利用上下文信息,提高像素预测精度,基于FCGAP提出的可逆数据隐藏算法相比已有可逆数据隐藏算法具有更好的容量-失真性能。     

基于改进像素排序预测的大容量可逆数据隐藏

基于像素排序的误差扩展方法能实现高保真度的可逆数据隐藏,但嵌入容量较小。针对这一问题,Qu等提出了以像素为单位的像素排序方法,即使用排序后的上下文像素来预测目标像素。尽管在嵌入容量上实现了较大突破,但Qu算法单一的嵌入策略不能充分利用平滑区域的数据冗余。考虑到以像素为单位的像素排序方法避免了嵌入像素定位问题,本文提出进一步划分目标像素,并相应地提出了新的基于方向编码的嵌入策略和两轮嵌入式的数据嵌入方案。平滑区域的目标像素预测准确率高,通过双向修改该类像素实施数据嵌入能使得嵌入容量增幅达50%,这意味着后续嵌入操作仅需更少量的非平滑区域目标像素,因此算法可以采用更小的区域复杂度阈值以提高预测准确率。实验结果表明本文工作不仅进一步稳固了Qu算法在嵌入容量上的优势,并且有利于提高嵌入图像保真度。与现有基于像素排序的误差扩展方法相比,本文算法在多数情况下能取得更优的嵌入图像保真度。     

基于采样值排序的音频可逆隐写算法

针对已有音频可逆隐写算法失真较大的问题,提出一种基于采样值排序的改进音频可逆信息隐写算法。将音频采样值序列划分为固定大小的采样块,对采样块内部的采样值进行升序排列。计算每个采样块的复杂度,根据复杂度确定采样块是否能够用于嵌密。对于能够嵌密的块,通过其复杂度等级确定最优预测采样值,将该采样值与其他采样值相减得到预测误差,依据预测误差值的大小决定执行嵌密操作或移位操作。在EBU-SQAM标准测试集上的实验结果表明,在相同嵌入容量的条件下,相较于DE算法和PEE算法,该算法的SNR值较高,具有高保真的特性。     

图像分区选择的像素值排序可逆数据隐藏

目的 基于像素值排序（PVO）的数据隐藏算法因其高保真的优越性受到广泛重视,并不断得到改进。本文提出一种图像分区选择思想,以进一步充分利用图像的嵌入空间,改善PVO算法的嵌入性能,提高载秘图像的信噪比。方法 原始PVO算法通常采用预测差值“1”进行数据隐藏,对平滑像素组有较好的利用率和隐蔽性,而对毛躁像素组隐秘性能明显下降,算法性能与图像像素分布情况密切相关。本文在PVO算法基础上提出图像分区选择的思想,首先,将原始图像分为若干区域,然后按移位率从小到大的顺序依次选择图像区域;其次,在每个区域中选择合适的嵌入预测误差;最后,按顺序在被选区域利用该区域的最优嵌入差值完成信息嵌入。结果 假设将图像划分为8×8个区域,对本文算法与原始PVO算法进行比较,当嵌入量为1×10⁴ bit时,Elaine图像的移位率由81.59%降为74.40%,载秘图像的峰值信噪比（PSNR）值由55.388 2提高为56.996 9,提高了1.608 7,采用其他图像并就不同嵌入量进行实验,各图像PSNR值均表现出不同程度的提高。其次,将图像分别划分为2×2、4×4、8×8、16×16个分区,当嵌入量为1×10⁴ bit时,Lena图像PSNR由原始PVO的59.204 6逐渐增加至60.846 9,其他图像在不同嵌入量时PSNR均随着分区数的增加而有不同程度的提高。结论 本文提出的基于图像分区选择的改进PVO算法,可根据像素分布情况增加对嵌入空间的利用,在相同嵌入量情况下,改进后的算法能够获得更高的PSNR值;在一定分区数量条件范围内,分区数量与图像PSNR值表现出正相关性,随着分区数量的增加,图像PSNR值随之增加;本文方法在一定程度上改善了嵌入容量,弥补了因分区数量增加带来的辅助信息增加的问题。     

基于混沌理论和整数变换的可逆信息隐藏

针对传统可逆信息隐藏算法存在宿主图像质量下降明显、安全性低、信息恢复需要较多额外负载等问题，提出一种混沌理论和整数变换相结合的可逆信息隐藏算法。将载体图像分为大小为2×2的子块并对其像素区分为标记像素和隐藏像素；将子块像素偶数化并将其扩展再获取与基像素的差异值；若扩展像素和差异值满足给定门限条件时，将混沌加密隐藏信息经整数变换再嵌入载体子块隐藏位置像素的最低有效位；否则，将标记位置像素奇数化并记录该原始像素的最低有效位。仿真测试表明，所提出的隐藏方法能够实现载体图像与原始图像无损恢复，不仅有效地减少了传输负载，且具有较高的安全性。     

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。     

Pairwise IPVO-based reversible data hiding

Recently, Peng et al. proposed a reversible data hiding method based on improved pixel-value-ordering (PVO) and prediction-error expansion. In this paper, a novel method is proposed by extending Peng et al.’s work. In our method, three largest (or smallest) pixels in a block are utilized to generate two differences, and a new pixel modification strategy is proposed so that the PVO remains unchanged after data embedding. Taking three largest pixels for example, we utilize the third largest pixel to predict the second largest one, and meanwhile use the second largest one to predict the maximum. In this way, two differences are obtained. They are modified jointly so as to be embedded with log 23 bits instead of 2 bits in the traditional RDH methods. The advantage of doing so is to exclude situations where PVO is changed. Moreover, two embedding layers are utilized together to further decrease the embedding distortion. Extensive experiments verify that the proposed method outperforms Peng et al. ’s and some other state-of-the-art works.     

基于SVD压缩的高保真可逆信息隐藏算法

针对嵌入秘密数据对原始图像造成失真明显的问题,提出一种利用奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）进行像素预测的可逆信息隐藏算法。首先将原始载体分成灰和白两层,选取灰色层中的像素作为目标像素,其领域上的白色层像素作为参考像素;而后利用这些参考像素构成邻域矩阵,再对其SVD压缩处理,利用压缩结果预测目标像素;最后通过扩展预测误差嵌入秘密数据。实验数据显示,该算法有效降低了携密载体的嵌入失真。     

基于预测误差和直方图对的无损数据隐藏方法

针对目前存在的大部分图像数据隐藏方法的嵌入量不大和视觉效果一般的问题,提出一种基于预测误差和直方图对的无损数据隐藏方法。在多灰度图像中,用某一像素点周围的八个像素点来预测中心像素点的灰度值,同时得到预测误差。再利用直方图对的方法,把数据嵌入到预测误差中。在嵌入过程中,以嵌入阈值和起伏阈值作为指导进行嵌入,通过调整这两个阈值,得到最佳的嵌入效果。实验表明,该方法在视觉效果和嵌入容量方面都取得很好的效果。     

Inter-view local texture analysis based stereo image reversible data hiding

To enhance security of three-dimensional images, an inter-view local texture analysis (ILTA) based stereo image reversible data hiding method is presented. Due to low accuracy of existing predictors, two novel predictors are proposed to improve the prediction precision. In the first predictor, a texture analysis model is built by using ILTA, in which the texture similarity between a pair of matched pixels in the stereo image is used to classify pixels into horizontal texture, vertical texture, smooth and complex types. Thus, the accurate prediction is adaptively computed by considering the pixel type. Moreover, an intra-view based predictor as the second predictor is also described to predict pixels by optimal weights finding (OWF). Since ILTA and OWF predictors are combined to predict pixels in the stereo image, sharp prediction error histograms of two views are both constructed, and then multi-level histogram shifting is used to embed secret data reversibly for obtaining low image distortion and high embedding capacity. Experimental results demonstrates that ILTA and OWF predictors can obtain precise predicted values, and the proposed data hiding method outperforms some state-of-the-art data hiding methods in terms of embedding capacity and quality of stego stereo image.     

A TRIBUTE TO ALF MONGÉ

Abstract

A data hiding method using three-directional pixel-value differencing for gray images is presented in this article. The cover image is divided into non-overlapping 2 × 2 sub-blocks, and the basis pixel is selected to calculate three different values of a sub-block. Difference values are replaced by embedding the number of secret bits that are referenced by the range table. For three pixel pairs in the sub-block, the optimal pixel adjustment is preceded to reduce the distortion of visual quality. The experimental results demonstrate that the proposed method provides a high capacity and good visual quality.     

A high capacity reversible data hiding scheme with edge prediction and difference expansion

To enhance the embedding capacity of a reversible data hiding system, in this paper, a novel multiple-base lossless scheme based on JPEG-LS pixel value prediction and reversible difference expansion will be presented. The proposed scheme employs a pixel value prediction mechanism to decrease the distortion caused by the hiding of the secret data. In general, the prediction error value tends to be much smaller in smooth areas than in edge areas, and more secret data embedded in smooth areas still meets better stego-image quality. The multiple-base notational system, on the other hand, is applied to increase the payload of the image. With the system, the payload of each pixel, determined by the complexity of its neighboring pixels, can be very different. In addition, the cover image processed by the proposed scheme can be fully recovered without any distortion. Experimental results, as shown in this paper, have demonstrated that the proposed method is capable of hiding more secret data while keeping the stego-image quality degradation imperceptible.