基于小波压缩扩展技术的无损图象数据隐藏

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1、基于小波压缩扩展技术的无损图象数据隐藏基于小波压缩扩展技术的无损图象数据隐藏杨程云宣国荣郑伊展施云庆柴佩琪(同济大学计算机系人工智能实验室,上海200092)(美国新泽西工学院电气与计算机系)E—mail.-chengyuny@hotmail.corn摘要文章提出了一种基于小波域压缩扩展技术的无损图象数据隐藏方法.该方法先对图象作整数小波变换;随后使用压缩扩展技术在小波高频子带系数上嵌入数据.小波高频系数的拉普拉斯分布特性不但便利了压缩扩展函数的选择,而且使嵌入较大容量数据后的水印图象仍保持良好的视觉效果.实验结果表明,该方法无论在嵌入容量上还是嵌入数据后的图象视觉效果上,均达到当前

2、世界上最好水平.关键词整数小波压缩扩展技术无损数据隐藏文章编号1oo2—8331一(2005)05～0011一O3文献标识码A中图分类号TP391ReversibleDataHidingforImagesUsingIntegerWaveletTransformationandCompandingTechniqueYangChengyunXuanGuorongZhengYizhanShiYunqing2ChaiPeiqi(DepartmentofComputerScienceandEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092)(TheNewJe

3、rseyPolytechnicalCollegeofUSA)Abstract:Thispaperpresentsanovelreversibledatahidingmethodfordigitalimagesusingintegerwavelettransformationandcompandingtechnique.ThisschemetakesadvantageofintegerwaveletcoefficientsLaplacian—shape—likedistribution,whichfacilitatestheselectionofcompressionandexpans

4、ionfunctionsandkeepsthedistortionsmallbetweenthemarkedimageandtheoriginalone.Experimentalresultsshowthatthisschemeisamongthebestintheliteratureintermsofbothcapacityandvisualqualityofmarkedimage.Keywords:integerwavelet,compandingtechnique,reversibledatahiding1引言数据隐藏是近年来图象处理领域的一个研究热点.大部分数据隐藏方法在嵌人

5、数据时都会引起载体图象的一些变化.尽管一般说来.这些变化人眼无法觉察,但是其却是不可逆的,也就是说原始图象不能完全恢复,这在医学,法律,军事等敏感领域是不允许的.为此,有必要研究无损数据隐藏技术.无损数据隐藏不但能恢复嵌入的隐藏数据,而且数据提取后原始图象也能得到完全恢复.最近几年来,各种无损数据隐藏方法被相继提出.J.Ffidfieh[~等人利用图象的冗余性,对图象空域的低位平面进行压缩,压缩后腾出的空间被用来隐藏数据;但是由于压缩性能的限制,只能嵌入较小容量的数据.在其基础上,M.Ce—liktn提出泛化的空域IsB方法,并采用更有效的压缩技术,从而在嵌入容量,视觉质量和灵活性上

6、都得到大大提高.Xuan利用小波变换的解相关,与人眼视觉系统(HVS)相一致等特点,将数据嵌入到图象小波域的高频子带系数中,不但嵌入容量大,而且视觉效果好.同样JunTian~E数据嵌入到图象Haar小波变换后的高频系数中,目前该方法是最好的无损数据隐藏方法.BianYan~51最近提出一种基于压缩扩展(Companding)技术的无损图象数据隐藏方法,不过其选择在图象DCT变换域上嵌人数据.该文在f3】,[513:作的基础上,将压缩扩展技术用于小波域,并根据小波域高频系数的分布特性选择一个分段线性函数作为压缩扩展函数,从而提出一种更好的无损数据隐藏方法.实验结果均证明了该方法的优越

7、性,下面进行详细说明.该文剩余部分组织如下:在第二部分,简单介绍压缩扩展技术;随后.第三部分详细介绍该文提出的算法;在第四部分,实验结果和一些分析比较被给出;最后,进行归纳总结.2压缩扩展(Companding)技术压缩扩展是指对一个信号先压缩然后展开的过程,其最早用于语音信号的量化处理;在对语音信号进行量化时,使用压缩扩展技术,可以用一个均匀的量化步长取得非均匀的量化效果.如果用C表示压缩函数,E表示扩展函数,则理想情况下,对一个信号作压缩扩展操作,应有