(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111588662.1 (22)申请日 2021.12.23 (71)申请人 西安理工大 学 地址 710048 陕西省西安市碑林区金花 南 路5号 (72)发明人 隋连升　刘洁　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 弓长 (51)Int.Cl. G06T 1/00(2006.01) G06T 5/00(2006.01) G06T 9/00(2006.01) G06F 21/60(2013.01) (54)发明名称 基于最高有效位替换和最低有效位压缩的 数据隐藏方法 (57)摘要 本发明公开了基于最高有效位替换和最低 有效位压缩的数据隐藏方法， 具体为： 步骤1， 计 算原始图像对应的二进制位置图； 步骤2， 对原始 图像进行加密， 得到加密像素； 步骤3， 将待嵌入 数据嵌入至加密像素中， 得到嵌入 数据的加密像 素； 步骤4， 将步骤3得到的加密图像的加密像素 进行解密， 得到直接解密图像； 步骤5， 将步骤3嵌 入的数据进行提取； 步骤6， 对步骤5提取后的加 密像素进行图像恢复。 本发明解决了现有方法存 在失真、 嵌入容 量比较低的问题。 权利要求书4页 说明书10页 附图4页 CN 114493968 A 2022.05.13 CN 114493968 A 1.基于最高有效位替换和最低有效位压缩的数据隐藏方法， 其特征在于， 具体按照以 下步骤实施： 步骤1， 计算原 始图像对应的二进制位置图； 步骤2， 对原 始图像进行加密， 得到加密像素； 步骤3， 将待嵌入数据嵌入至加密像素中， 得到嵌入数据的加密像素； 步骤4， 将步骤3得到的嵌入数据的加密像素进行解密， 得到直接解密图像； 步骤5， 将步骤3嵌入的数据进行提取； 步骤6， 对步骤5提取后的加密像素进行图像恢复。 2.根据权利要求1所述的基于最高有效位替换和最低有效位压缩的数据隐藏方法， 其 特征在于， 步骤1的具体过程 为： 步骤1.1， 创建一个初始的二进制位置图L， 该二进制位置图L中有M ×N个像素且所有像 素均被设置为0； 步骤1.2， 除原始图像F的第一行和第一列的像素， 计算每个原始像素F(i,j)与其左侧 像素F(i‑1,j)差值的绝对值、 每个原始像素F(i,j)与其上侧像素F(i,j ‑1)差值的绝对值， 将这两个绝对值中较小的值记为预测像素值Fpred(i,j)， 其中(i,j)是像素坐标， 2≤i≤M， 2 ≤j≤N， 如公式(1)所示： If|F(i‑1,j)‑F(i,j)|‑|F(i,j‑1)‑F(i,j)|< 0 then Fpred(i,j)＝F(i ‑1,j), else Fpred(i,j)＝F(i,j ‑1).         (1) 式(1)中， (i,j)是像素坐标， 2≤i≤ M， 2≤j≤N； 步骤1.3， 计算每 个原始像素对应的逆值Finv(i,j)， 如公式(2)所示： Finv(i,j)＝(F(i,j)+128)mod25 6  (2) 步骤1.4， 分别计算预测像素值与原始像素值之间差值的绝对值、 预测像素值与原始像 素的逆值之间差值的绝对值， 如公式(3)所示： 其中， Φ(i,j)表示预测像素值与原始像素值之间差值的绝对值， Φinv(i,j)表示预测 像素值与原 始像素的逆值之间差值的绝对值； 步骤1.5， 当Φ(i,j)＜Φinv(i,j)时， 则当前像素不存在预测误差， 二进制位置图中像 素值保持0不变； 当Φ(i,j)≥Φinv(i,j)， 当前像素存在预测误差， 二进制位置图中像素值 修改为1。 3.根据权利要求1所述的基于最高有效位替换和最低有效位压缩的数据隐藏方法， 其 特征在于， 步骤2的具体过程 为： 步骤2.1， 将原 始图像的每 个像素值分为8个二进制位， 如公式(4)所示； 式(4)中， f(i,j,k)表示原 始图像像素的二进制位； 步骤2.2， 使用加密密钥Ke通过流密码生成伪随机序列r(i,j,k)， 将原始图像像素的二 进制位与生成的伪随机序列进行异或运 算得到加密位， 如公式(5)所示；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114493968 A 2式(5)中， fe(i,j,k)表示加密位， 表示XOR计算； 步骤2.3， 将加密位由二进制转换为十进制， 得到加密像素， 如公式(6)所示； 式(6)中， Fe(i,j)表示加密像素。 4.根据权利要求1所述的基于最高有效位替换和最低有效位压缩的数据隐藏方法， 其 特征在于， 步骤3中， 待嵌入的数据由参数T， B， S、 二进制位置图和秘密数据三部分组成。 5.根据权利要求1所述的基于最高有效位替换和最低有效位压缩的数据隐藏方法， 其 特征在于， 步骤3的具体过程 为： 步骤3.1， 设定三个参数T， B， S， 使用Np个像素来存储这三个参数， 之后对加密像素进行 分组， 每组包含有B个像素， 每组中的每个像素提取T个最低有效位， 表示为P(v,1),P(v, 2),…,P(v,T·B)， 其中v为组数[1,(Nt‑Np)/B]， Nt＝M×N为全体像素值； 步骤3.2， 创建一个大小为(T ·B‑S)×(T·B)的矩阵， 表达式为： G＝[IT·B‑SD]           (7) 式(7)中， IT·B‑S表示一个大小为(T ·B‑S)×(T·B‑S)的单位矩阵， D表示一个随机产生 的大小为(T ·B‑S)×S的二进制矩阵； 步骤3.3， 通过矩阵乘法得到压缩后的像素组， 压缩后的像素组表示为P ′(v,1),P′(v, 2),…,和P′(v,T·B‑S)， 表达式为： 每组通过压缩空出S位 空间嵌入额外数据， 则一共可以嵌入(Nt‑Np)·S/B位， 在S位 空间 先嵌入参数T， B， S， 之后嵌入二进制位置图， 最后的剩余空间再嵌入一部分秘密数据； 步骤3.4、 对照二进制位置图， 将位置为0的加密像素的最高有效位替换为剩余的秘密 数据， 如公式(9)所示； Few(i,j)＝bk×128+(Fe(i,j)mod 128)  (9) 式(9)中， bk是秘密数据的一个比特， 1≤k≤ M×N； Few(i,j)表示嵌入数据的加密像素。 6.根据权利要求1所述的基于最高有效位替换和最低有效位压缩的数据隐藏方法， 其 特征在于， 步骤4的具体过程 为： 步骤4.1、 将每 个嵌入数据的加密像素分为8个二进制位， 如公式(10)所示： 式(10)中， few(i,j,k)表示嵌入数据的加密像素的二进制位； 步骤4.2、 重复步骤2.2， 使用加密密钥Ke生成伪随机序列r(i,j,k)， 伪随机序列与加密 图像的加密像素的二进制位进行异或运 算， 得到直接解密位， 如公式(1 1)所示： 式(11)中， 表示直接解密位；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114493968 A 3