一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110933250A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911172863.6(22)申请日2019.11.26(71)申请人河海大学地址210024江苏省南京市鼓楼区西康路1号(72)发明人平萍付杰杨潇晖张孝娟毛莺池(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.H04N1/32(2006.01)H04N1/44(2006.01)H04N19/46(2014.01)权利要求书2页说明书7页附图5页(54)发明名称一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法(57)摘要本发明公开了一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，该方法包括压缩和嵌入两个过程，利用压缩感知实现图像的压缩和加密，利用图像块配对、颜色变换和图像块替换实现图像的嵌入。本发明在嵌入时对载体图像只进行部分替换，更好的保留了载体图像的一部分原始信息，使得加密后的载体图像与原始的载体图像更为相似，提高了安全性。CN110933250ACN110933250A权利要求书1/2页1.一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对原始图像做稀疏变换，得到与原始图像大小相同的系数矩阵，其中原始图像记为P，其大小为N×N个像素；其中N为正整数；(2)迭代次数为d+N×N以及2D-LASM映射的初始值r0、s0和参数μ的值；(3)设定3Dcatmap映射的初始值x0、y0、z0和参数ax、ay、az、bx、by、bz的值，迭代N次3Dcatmap映射；(4)压缩率为CR，CR∈{0.25，0.5，0.75}，测量矩阵的大小为M×N，其中M＝CR×N，利用步骤(3)中的3Dcatmap映射迭代得到的混沌序列X＝(x1，x2，...，xN)，Y＝(y1，y2，...，yN)生成测量矩阵序列(5)设定随机整数rand，rand∈[0，N]，压缩后的秘密图像P1，其大小为M×N个像素，测量矩阵编号j，并利用步骤(4)中得到的测量矩阵序列Φ计算得到P1；(6)设定正整数St，k，l，其中，St为每个分块的高或宽，k为秘密图像P1按照规定的大小分块后的总块数，l为载体图像按照规定的大小分块后的总块数，其中k＝(M×N)/(St×St)，l＝(m×n)/(St×St)，k≤l，载体图像为T，其大小为m×n个像素，其中m和n为正整数，将秘密图像P1和载体图像T按照相同大小St×St分割为不重叠的块，得到Y1，Y2，...，Yk和T1，T2，...，Tl；(7)均值μY，μT和方差σY，σT，将标准差序列σY1，σY2，...，σYk和σT1，σT2，...，σTk分别按升序排序得到位置序列Ysort＝{a1，a2，...，ai，...，ak}和Tsort＝{b1，b2，...，bj，...，bl}，对两个位置序列中的元素做一对一映射直到Ysort中的元素全部映射到Tsort，得到映射序列根据映射序列MS，将Tsort中的图像块替换为Ysort中的图像块，直到Ysort中的图像块都被替换到Tsort中，设替换后的图像为T1，其大小为m×n个像素；(8)修改图像T1中被替换的图像块中的像素值；(9)图像T1中的像素取值应为0～255之间的整数，修改图像T1中溢出的像素值，其中向上的溢出值记为overflow，向下的溢出值记为underflow；(10)分别计算每个块与对应的块在旋转角度θ＝0°，90°，180°，270°下的均方根误差，取最小的均方根误差并旋转图像块到相应的角度；(11)将溢出值，Δu，旋转角θ信息压缩为一个二进制序列，将该序列通过可逆数据隐藏方法嵌入到T1中。2.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，其特征在于，步骤(2)所述的2D-LASM映射的表达式如下：其中，d∈[100，1000]中的一个随机的整数，r0∈(0，1)，s0∈(0，1)，μ∈[0.44，0.93]。3.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，其特征在于，步骤(3)所述的3Dcatmap映射的表达式如下：2CN110933250A权利要求书2/2页其中A如下：其中，x0∈(0，1)、y0∈(0，1)、z0∈(0，1)，ax＝ay＝az＝1、bx＝2、by＝bz＝3。4.根据权利要求1所述的一种基于压缩感知和颜色变换的图像压缩及嵌入方法，其特征在于，步骤(5)所述的j和P1i的计算如下：j＝mod(rand+Zsort(i)，N)+1(4)其中，i的取值范围是1～N之间的整数；Pi是图像P的每一列像素组成的矩阵；P1i是图像P1的每一列像素组成的矩阵。5.根据权利