基于均值预测(MVP)的密文图像可逆信息隐藏【2023】

一、研究现状

• 嵌入容量无法满足要求
• 嵌入操作使得图象被标记，导致载密图像像素值分布不均匀，无法充分保证秘密信息的安全性

二、创新

1. 提出一种基于均值预测（mean value predication，MVP）的密文可逆信息隐藏算法。
2. 对嵌入秘密信息后的载密图像执行加密操作。

三、解决问题

现有密文图像可逆信息隐藏算法嵌入率较低和载秘图像像素值分配不均匀。

四、研究内容

在预处理阶段，使用MVP方法，通过计算图像块的均值来预测像素，使预测更加准确，提高图像的嵌入容量。

在嵌入阶段，根据密文图像的块分类自适应编码，生成哈夫曼编码表对图像块进行标记压缩，以实现较大的嵌入容量。

然后对嵌入秘密信息的载密图像执行加密操作，使载密图像的像素值分布均匀，有效地保证算法的安全性。

 五、详细算法介绍

5.1图像预处理

5.1.1计算预测误差

MVP思想：对图像分为不重叠的块，分别计算块内像素均值，把作为当前图像块中所有像素的预测像素。然后将所有图像块的预测像素 连接起来作为辅助信息  .

 表示第个块中第行第列像素值的预测误差，最终得到一个误差矩阵。

5.1.2完成块分类

将误差的绝对值转换为8位二进制表示，因此生成了8个位平面.

由于高位平面上0占比多，仅用前7个位平面做信息嵌入，最后1个位平面用于嵌入哈夫曼编码序列，编码依据高位平面为“0”的数量，所以将图像块  分为8种类型.

 类型1（即最高位平面）标记误差的正负，类型8作为溢出像素不嵌入信息。

当MSB为不为0的时候就是溢出像素，将溢出像素的MSB位串联在一起作为辅助信息，最高位的用0、1来标记误差的正负，最后得到重新构造的预测误差块 ,最终转化为十进制矩阵.

Lena图像为例查看各类型块的数量：

5.2图像加密

利用加密密钥生成伪随机矩阵，将、转化为8位二进制，构造8个位平面，按照对应位置取异或计算。

为加强图像的安全性，进一步采用块置乱密钥打乱块之间的位置。(块置乱密钥是一个范围在——之间的一个混沌序列)

然后将类型指示位、哈夫曼编码序列和辅助信息嵌入到加密图像像素的8位二进制比特流中，再转化为十进制得到加密图像。【具体嵌入在下一节】

5.3信息嵌入

5.3.1内容所有者

• 嵌入块类型指示位

由于MSB位平面表示预测误差的正负，所以只能将指示位替换中的前几个bit位置，对于类型1和8来说同样需要替换，但为了可逆，还需要将被替换的信息作为辅助信息中

• 嵌入哈夫曼编码

因为是变长的指示位，所以需要读取指示位的长度，因此得到哈夫曼编码序列：001代表指示位长度为2，010代表指示位长度为3，011代表指示位长度为4，100代表指示位长度为5

由于存在辅助信息占用空间，所以必须记录秘密信息的起始嵌入块，将哈夫曼编码序列和开始嵌块的坐标通过位替换嵌入到最后一个位平面的任意位，将被替换的LSB位作为辅助信息

• 嵌入辅助信息

依次嵌入到可嵌入空间

5.3.2信息隐藏者

首先将加密图像转换为８ 位二进制图像，同时从LSB位平面提取出哈夫曼编码序列和开始嵌入块的坐标信息；其次，通过信息隐藏密钥将要嵌入的秘密信息加密，令加密后的信息为 ；然后，接收者从开始嵌入块起，将秘密信息有序地嵌入到块类型 ２～７ 的预留空间；最后，将嵌入秘密信息的加密图像转换为十进制图像。

由于指示位的存在，像素值分布会呈现一定的规律，因此使用在进行一次加密。

5.4信息提取

5.5图像恢复

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