底层图像隐藏和挖掘方法及采用该方法的图像隐藏和挖掘装置

摘要

一种底层图像隐藏和挖掘方法，其特征在于包括下列步骤：步骤1，用图像隐藏技术，隐藏原始图像；步骤2，作出隐藏图像的隐藏灰度/色度谱，挖掘隐藏图像的灰度/色度信息；步骤3，隐藏图像的挖掘。一种用于底层图像隐藏和挖掘的装置，其特征在于：其中所述中央处理机构分别与图像信息检测机构、图像信息挖掘及隐藏机构和人机对话机构相连接，该中央处理机构还与外部的图像识别机构连接。本发明的显著效果是：可以实现安全可靠的文本、图像加密，保密传输和解密手段。

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，是一种对图像信息进行隐藏及挖掘的方法和装置，具体地说，涉及一种实现底层图像隐藏和挖掘的方法及采用该方法的图像隐藏和挖掘装置。

背景技术

目前，大多数通过网络的图像传输是直接传输，传输过程中没有对图像的隐藏，当传送一些隐私文件或秘密文件等重要文件的时候，传送过程的安全性无法保障，如果文件及图像被他人获知，很可能对文件及图像的拥有者造成无法弥补的损失。确实需要保密传输时，使用密码学技术，但这只有在非常特殊的情况下使用。本方法实现图像隐藏利用的是人类视觉功能限制，易于实现和普及。如果在特殊环境下使用，还可进行底层伪装(涉及另外的技术)，再加上密码学技术，可以起到几种不同的技术的加密作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于底层图像的挖掘方法及采用该方法的图像挖掘装置，可以实现安全可靠的文本、图像加密，保密传输和解密手段。为达到上述目的，本发明所述的

一种底层图像隐藏和挖掘方法，其关键在于包括下列步骤：

步骤1，用图像隐藏技术，隐藏原始图像，其具体方法如下：

A、利用图像识别机构捕捉原始图像；

B、将所述的原始图像文件读入计算机，由中央处理机构获得每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)；

C、然后借助所述原始图像的每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)，由中央处理机构利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述原始图像中每个像素点的原始灰度值OZo(x，y)；

D、在得到所述原始图像中每个像素点的原始灰度值OZo(x，y)后，再由中央处理机构对不同灰度值i中的原始灰度值OZo(x，y)数量进行统计，并生成原始图像的原始灰度/色度谱，人机对话机构显示出所述原始灰度/色度谱；

E、由图像信息挖掘及隐藏机构在所述原始灰度/色度谱中选定任一灰度值i为背景图像，以该背景图像的灰度值i为隐藏图像的初始灰度级Sita₀，并确定灰度级Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄为该隐藏图像的范围，所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄在5个相邻灰度级内，Sita₁＝Sita₀+1、Sita₂＝Sita₀+2、Sita₃＝Sita₀+3、Sita₄＝Sita₀+4；

F、图像信息挖掘及隐藏机构将所述原始灰度/色度谱中不同灰度值i分别设置为Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄，生成隐藏图像，此时，隐藏图像中所有像素点的灰度值差异都在5个灰度级范围内，人的肉眼是无法区分出来的；

步骤2，作出隐藏图像的隐藏灰度/色度谱，挖掘隐藏图像的灰度/色度信息，

其具体方法如下：

A、利用图像识别机构捕捉隐藏图像；

B、将所述的隐藏图像文件读入计算机，由中央处理机构获得每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)；

C、然后借助所述的每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)，由中央处理机构利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述隐藏图像中每个像素点的灰度值OZ(x，y)；

D、中央处理机构识别出所述隐藏图像中各个像素点的灰度值OZ(x，y)的分布范围，是分布在不同的灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄中，并得出该隐藏图像的隐藏灰度/色度谱，人机对话机构显示出所述隐藏灰度/色度谱；

步骤3，隐藏图像的挖掘，其具体方法如下：

A、根据所述的隐藏灰度/色度谱的分布特征信息，探测图像信息的挖掘范围，由人机对话机构确定两个挖掘参数：灰度起始值Sita、灰度范围Delta；该灰度起始值Sita等于所述初始灰度级Sita₀，该灰度范围Delta包括所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄所在的5个灰度级范围；B、根据灰度起始值Sita、灰度范围Delta，以及隐藏图像中灰度值OZ(x，y)信息；由图像信息挖掘及隐藏机构用Zadeh-X变换方法对隐藏图像进行挖掘，获得一组新的结果像素值T(x，y)，依靠所述结果像素值T(x，y)的信息，获得结果图像。

所述色/灰度转换方法有两种：

其一为采用归一化加权和公式计算：

灰度值OZ(x，y)＝R(x，y)×0.3+G(x，y)×0.59+B(x，y)×0.11

所述(x，y)为图像中各像素点的坐标。

其一为采用等权转换公式计算：

灰度值OZ(x，y)＝R(x，y)/3+G(x，y)/3+B(x，y)/3

所述(x，y)为图像中各像素点的坐标。

所述原始图像的原始灰度/色度谱具体体现为一幅坐标图，其X轴方向为原始图像灰度值i，灰度值i的分布区间为[0，255]，其Y轴方向为每个灰度值i的像素点数OZo_i，OZo_i的分布为区间[0，∑OZo_i]。

该原始灰度/色度谱体现出了在原始图像中：在不同的灰度级内，分别包含像素点数量总数OZo_i的多少，因灰度级的分布范围为[0，255]共256级，故灰度级的分布区间为[0，255]，像素点数量总数0Zo_i的多少依据原始图像的大小而定。

所述隐藏图像的隐藏灰度/色度谱具体体现为一幅坐标图，其X轴方向为隐藏图像灰度值i，灰度值i的分布区间为[0，255]，其Y轴方向为每个灰度值i的像素点数OZ_i，OZ_i的分布为区间[0，∑OZ_i]。

该隐藏灰度/色度谱体现出了在隐藏图像中：在不同的灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄内，分别包含像素点数量总数OZ_i的多少，像素点数量总数OZ_i的多少依据隐藏图像的大小而定。

所述两个挖掘参数：灰度起始值Sita、灰度范围Delta是依靠所述所述隐藏图像的隐藏灰度/色度谱确定：

人类的灰度/色度极限分辨率约为4～5个级的差异，而灰度/色度谱可以呈现出一个灰度级差异的信息，包括被强背景淹没的图像信息，隐藏了的图像信息。因此用灰度/色度谱就可以识别出图像信息的挖掘范围：灰度起始值Sita和灰度范围Delta。

具体挖掘隐藏图像时，再将灰度起始值Sita和灰度范围Delta引入Zadeh-X变换中：

所述灰度范围Delta包含有所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄。

所述Zadeh-X变换方法采用如下式计算：

T(x，y)＝K[OZ(x，y)-Sita]/Delta

其中：OZ(x，y)的范围是[0，255]；

T(x，y)的范围是[0，255]；

Sita的范围是[0，255]；

Delta的范围是[1，255]；

K的范围是[1，255]；

所述(x，y)为图像各像素点的坐标。

所述Zadeh-X变换原理：结合灰度起始值Sita和灰度范围Delta，对隐藏图像中每个像素点的灰度值OZ(x，y)进行重新赋值，OZ(x，y)转换为T(x，y)。

在挖掘范围外的灰度值OZ(x，y)转换如下：

赋值前：灰度值OZ(x，y)小于Sita，赋值后：T(x，y)＝0；

赋值前：灰度值OZ(x，y)大于Sita+Delta，赋值后：T(x，y)＝255；结果像素值T(x，y)按上式计算，K为结果像素的最高灰度值，当K＝255时，结果图像有最大的对比度。Delta＝1时，有最高的分辨率，但灰度范围Delta的确定范围应以包含Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄为条件。

此时得到一个结果图像。

所述中央处理机构分别与所述图像信息检测机构、所述图像信息挖掘及隐藏机构和所述人机对话机构相连接。

一种底层图像隐藏和挖掘的装置，其关键在于：

包括中央处理机构、图像信息检测机构、人机对话机构和图像信息挖掘及隐藏机构，其中所述中央处理机构分别与图像信息检测机构、图像信息挖掘及隐藏机构和人机对话机构相连接，该中央处理机构还与外部的图像识别机构连接。

其中，所述中央处理机构接受所述图像识别机构捕捉的原始图像，获得每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)；然后借助所述原始图像的每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)，由所述中央处理机构利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述原始图像中每个像素点的原始灰度值OZo(x，y)，中央处理机构对不同灰度值i中的原始灰度值OZo(x，y)数量进行统计，并生成原始图像的原始灰度/色度谱；

人机对话机构显示出所述原始灰度/色度谱；

由图像信息挖掘及隐藏机构在所述原始灰度/色度谱中选定任一灰度值i为背景图像，以该背景图像的灰度值i为隐藏图像的初始灰度级Sita₀，并确定灰度级Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄为该隐藏图像的范围，所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄在5个相邻灰度级内，Sita₁＝Sita₀+1、Sita₂＝Sita₀+2、Sita₃＝Sita₀+3、Sita₄＝Sita₀+4；所述图像信息挖掘及隐藏机构(将所述原始灰度/色度谱中不同灰度值i中的灰度值分别设置为Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄，生成隐藏图像；

所述中央处理机构接受所述图像识别机构捕捉的隐藏图像，获得每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)；然后借助所述的每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)，利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述隐藏图像中每个像素点的灰度值OZ(x，y)；所述中央处理机构识别出所述隐藏图像中各个像素点的灰度值OZ(x，y)的分布范围，是分布在不同的灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄中，并得出隐藏图像的隐藏灰度/色度谱；

人机对话机构显示出所述隐藏灰度/色度谱；

根据所述的隐藏灰度/色度谱的分布特征信息，探测图像信息的挖掘范围，由人机对话机构确定两个挖掘参数：灰度起始值Sita、灰度范围Delta；该灰度起始值Sita等于所述初始灰度级Sita₀，该灰度范围Delta包括所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄所在的5个灰度级范围；

根据灰度起始值Sita、灰度范围Delta，以及隐藏图像中灰度值OZ(x，y)信息；所述图像信息挖掘及隐藏机构用Zadeh-X变换方法对隐藏图像进行挖掘，获得一组新的结果像素值T(x，y)，依靠所述结果像素值T(x，y)的信息，获得结果图像。

本发明的显著效果是：提供一种用于底层图像的挖掘方法及采用该方法的图像挖掘装置，可以实现安全可靠的文本、图像加密，保密传输和解密手段。

附图说明

附图1：是原始图像图；

附图2：是图1的原始灰度谱图；

附图3：是图1的隐藏图像图；

附图4：是图3的隐藏灰度谱图；

附图5：对附图4实施图像挖掘后的结果图像图；

附图6：本发明的工作流程图；

附图7：底层图像隐藏和挖掘的装置的连接框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如附图6所示：一种底层图像隐藏和挖掘方法，其关键在于包括下列步骤：

步骤1，用图像隐藏技术，隐藏原始图像，其具体方法如下：

如附图1所示：A、利用图像识别机构捕捉原始图像；

如附图2所示：B、将所述的原始图像文件读入计算机，由中央处理机构1获得每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)；

C、然后借助所述原始图像的每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)，由中央处理机构(1)利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述原始图像中每个像素点的原始灰度值OZo(x，y)；

D、在得到所述原始图像中每个像素点的原始灰度值OZo(x，y)后，再由中央处理机构1对不同灰度值i中的原始灰度值OZo(x，y)数量进行统计，并生成原始图像的原始灰度/色度谱，人机对话机构3显示出所述原始灰度/色度谱；

E、由图像信息挖掘及隐藏机构4在所述原始灰度/色度谱中选定任一灰度值i为背景图像，以该背景图像的灰度值i为隐藏图像的初始灰度级Sita₀，并确定灰度级Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄为该隐藏图像的范围，所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄在5个相邻灰度级内，Sita₁＝Sita₀+1、Sita₂＝Sita₀+2、Sita₃＝Sita₀+3、Sita₄＝Sita₀+4；

如附图4所示：F、图像信息挖掘及隐藏机构4将所述原始灰度/色度谱中不同灰度值i分别设置为Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄，生成隐藏图像，此时，隐藏图像中所有像素点的灰度值差异都在5个灰度级范围内，人的肉眼是无法区分出来的；

所述原始图像的灰度值i的灰度层次小于等于4个最佳，若出现5个以上，将出现对灰度值i的更多设置情况：如Sita₅＝Sita₀+5、Sita₆＝Sita₀+6，此时隐藏图像中像素点的灰度值差异在5个灰度级范围以外，人的肉眼可以区分出灰度差异。

步骤2，做出隐藏图像的隐藏灰度/色度谱，挖掘隐藏图像的灰度/色度信息，其具体方法如下：

A、利用图像识别机构捕捉隐藏图像；

B、将所述的隐藏图像文件读入计算机，由中央处理机构1获得每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)；

C、然后借助所述的每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)，由中央处理机构1利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述隐藏图像中每个像素点的灰度值OZ(x，y)；

如附图3所示：D、中央处理机构1识别出所述隐藏图像中各个像素点的灰度值OZ(x，y)的分布范围，是分布在不同的灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄中，并得出该隐藏图像的隐藏灰度/色度谱，人机对话机构3显示出所述隐藏灰度/色度谱；

步骤3，隐藏图像的挖掘，其具体方法如下：

A、根据所述的隐藏灰度/色度谱的分布特征信息，探测图像信息的挖掘范围，由人机对话机构3确定两个挖掘参数：灰度起始值Sita、灰度范围Delta；该灰度起始值Sita等于所述初始灰度级Sita₀，该灰度范围Delta包括所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄所在的5个灰度级范围；

如附图5所示：B、根据灰度起始值Sita、灰度范围Delta，以及隐藏图像中灰度值OZ(x，y)信息；由图像信息挖掘及隐藏机构4用Zadeh-X变换方法对隐藏图像进行挖掘，获得一组新的结果像素值T(x，y)，依靠所述结果像素值T(x，y)的信息，获得结果图像。

所述色/灰度转换方法有两种：

其一为采用归一化加权和公式计算：

灰度值OZ(x，y)＝R(x，y)×0.3+G(x，y)×0.59+B(x，y)×0.11

所述(x，y)为图像中各像素点的坐标。

其一为采用等权转换公式计算：

灰度值OZ(x，y)＝R(x，y)/3+G(x，y)/3+B(x，y)/3

所述(x，y)为图像中各像素点的坐标。

所述原始图像的原始灰度/色度谱具体体现为一幅坐标图，其X轴方向为原始图像灰度值i，灰度值i的分布区间为[0，255]，其Y轴方向为每个灰度值i的像素点数OZo_i，OZo_i的分布为区间[0，∑OZo_i]。

该原始灰度/色度谱体现出了在原始图像中：在不同的灰度级内，分别包含像素点数量总数OZo_i的多少，因灰度级的分布范围为[0，255]共256级，故灰度级的分布区间为[0，255]，像素点数量总数OZo_i的多少依据原始图像的大小而定。

所述隐藏图像的隐藏灰度/色度谱具体体现为一幅坐标图，其X轴方向为隐藏图像灰度值i，灰度值i的分布区间为[0，255]，其Y轴方向为每个灰度值i的像素点数OZ_i，OZ_i的分布为区间[0，∑OZ_i]。

该隐藏灰度/色度谱体现出了在隐藏图像中：在不同的灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄内，分别包含像素点数量总数OZ_i的多少，像素点数量总数OZ_i的多少依据隐藏图像的大小而定。

所述两个挖掘参数：灰度起始值Sita、灰度范围Delta是依靠所述隐藏图像的隐藏灰度/色度谱确定：

人类的灰度/色度极限分辨率约为4～5个级的差异，而灰度/色度谱可以呈现出一个灰度级差异的信息，包括被强背景淹没的图像信息，人为隐藏了的图像信息。因此用灰度/色度谱就可以识别出图像信息的挖掘范围：灰度起始值Sita和灰度范围Delta。

具体挖掘隐藏图像时，再将灰度起始值Sita和灰度范围Delta引入Zadeh-X变换中：

所述灰度范围Delta包含有所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄。

所述Zadeh-X变换方法采用如下式计算：

T(x，y)＝K[OZ(x，y)-Sita]/Delta

其中：OZ(x，y)的范围是[0，255]；

T(x，y)的范围是[0，255]；

Sita的范围是[0，255]；

Delta的范围是[1，255]；

K的范围是[1，255]；

所述(x，y)为图像各像素点的坐标。

所述Zadeh-X变换原理：结合灰度起始值Sita和灰度范围Delta，对隐藏图像中每个像素点的灰度值OZ(x，y)进行重新赋值，OZ(x，y)转换为T(x，y)。

在挖掘范围外的灰度值OZ(x，y)转换如下：

赋值前：灰度值OZ(x，y)小于Sita，赋值后：T(x，y)＝O；

赋值前：灰度值OZ(x，y)大于Sita+Delta，赋值后：T(x，y)＝255；

结果像素值T(x，y)按上式计算，K为结果像素的最高灰度值，当K＝255时，结果图像有最大的对比度。Delta＝1时，有最高的分辨率，但灰度范围Delta的确定范围应以包含Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄为条件。

此时得到一个结果图像。

所述中央处理机构1分别与所述图像信息检测机构2、所述图像信息挖掘及隐藏机构4和所述人机对话机构3相连接。

如附图7所示：一种底层图像隐藏和挖掘的装置，其关键在于：

包括中央处理机构1、图像信息检测机构2、人机对话机构3和图像信息挖掘及隐藏机构4，其中所述中央处理机构1分别与图像信息检测机构2、图像信息挖掘及隐藏机构4和人机对话机构3相连接，该中央处理机构1还与外部的图像识别机构连接。

其中，所述中央处理机构1接受所述图像识别机构捕捉的原始图像，获得每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)；然后借助所述原始图像的每个像素点的红、绿、蓝三种原始色度值Ro(x，y)、Go(x，y)、Bo(x，y)，由所述中央处理机构1利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述原始图像中每个像素点的原始灰度值OZo(x，y)，中央处理机构1对不同灰度值i中的原始灰度值OZo(x，y)数量进行统计，并生成原始图像的原始灰度/色度谱；

人机对话机构3显示出所述原始灰度/色度谱；

由图像信息挖掘及隐藏机构4在所述原始灰度/色度谱中选定任一灰度值i为背景图像，以该背景图像的灰度值i为隐藏图像的初始灰度级Sita₀，并确定灰度级Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄为该隐藏图像的范围，所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄在5个相邻灰度级内，Sita₁＝Sita₀+1、Sita₂＝Sita₀+2、Sita₃＝Sita₀+3、SIta₄＝Sita₀+4；所述图像信息挖掘及隐藏机构4将所述原始灰度/色度谱中不同灰度值i中的灰度值分别设置为Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄，生成隐藏图像；

所述中央处理机构1接受所述图像识别机构捕捉的隐藏图像，获得每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)；然后借助所述的每个像素点的红、绿、蓝三种色度值R(x，y)、G(x，y)、B(x，y)，利用色/灰度转换方法进行图像的灰度转换，得到所述隐藏图像中每个像素点的灰度值OZ(x，y)；所述中央处理机构1识别出所述隐藏图像中各个像素点的灰度值OZ(x，y)的分布范围，是分布在不同的灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄中，并得出隐藏图像的隐藏灰度/色度谱；

人机对话机构3显示出所述隐藏灰度/色度谱；

根据所述的隐藏灰度/色度谱的分布特征信息，探测图像信息的挖掘范围，由人机对话机构3确定两个挖掘参数：灰度起始值Sita、灰度范围Delta；该灰度起始值Sita等于所述初始灰度级Sita₀，该灰度范围Delta包括所述灰度级Sita₀、Sita₁、Sita₂、Sita₃、Sita₄所在的5个灰度级范围；

根据灰度起始值Sita、灰度范围Delta，以及隐藏图像中灰度值OZ(x，y)信息；所述图像信息挖掘及隐藏机构4用Zadeh-X变换方法对隐藏图像进行挖掘，获得一组新的结果像素值T(x，y)，依靠所述结果像素值T(x，y)的信息，获得结果图像。

本实施例的工作原理是，基于人类的视觉限制，只能识别5个灰度色度级以上的差异，本发明把图像信息隐藏在5个灰度色度级以内，其主要工作方式是：

1、图像隐藏技术，隐藏原始图像；

2、作出隐藏图像的隐藏灰度/色度谱，挖掘隐藏图像的灰度/色度信息；

3、隐藏图像的挖掘，获得结果图像。