基于预测误差与位平面编码的密文域可逆信息隐藏算法

作     者：王海勇 吉梦凝 WANG Haiyong;JI Mengning

作者机构：南京邮电大学计算机学院江苏南京210023 

出 版 物：《网络与信息安全学报》 (Chinese Journal of Network and Information Security)

年 卷 期：2023年第9卷第6期

页      面：34-45页

学科分类：08[工学] 081203[工学-计算机应用技术] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(61872190) 江苏省博士后科研资助计划项目(2020Z058)。 

主　　题：可逆信息隐藏 密文域 游程编码 分离 信息安全 

摘      要：随着云计算技术的发展,越来越多的用户使用云备份的方式存储一些重要文件,与此同时,人们对于隐私保护的要求日益增长。密文域可逆信息隐藏是一种可以在密文图像中嵌入秘密信息,保证无错提取秘密信息以及无损恢复原始图像的技术,该技术既保护了载体图像的安全性,又有效地在网络中传递隐私信息,能够应用于云环境实现对用户的隐私保护,受到研究者的广泛关注。针对现有密文域可逆信息隐藏算法嵌入率较低的问题,提出了基于预测误差与位平面编码的密文域可逆信息隐藏算法,该算法重点研究如何在保证安全性和可逆性的同时,实现高嵌入容量。所提算法对图像进行预处理,根据位平面分布的不同分别使用不同的方式编码,在图像中预留出大量空间,通过重排列将预留的空间放在低位平面中;使用密钥生成随机矩阵,对图像进行加密,以保证图像的安全性;将秘密信息嵌入预留的空间中。在接收端,合法接收者能够根据密钥可分离来实现秘密信息的无错提取以及原始图像的无损恢复。与现有算法相比,所提算法具有更高的嵌入率,在BOWS-2、BOSSBase和UCID这3个数据集上平均嵌入率分别达到了3.769 bit/pixel、3.874bit/pixel和3.148bit/pixel,分别比同类算法中性能最好的算法提升了12.5%、6.9%和8.6%。实验结果表明,所提算法能够充分利用图像的冗余性,有效提升嵌入率。