CN107330843A - 一种灰度图像编码隐藏方法及装置、解码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于数字图像隐藏技术领域，尤其涉及一种灰度图像编码隐藏方法及装置、解码方法及装置。首先发送端对灰度图像进行JPEG编码；在JPEG编码的基础上，进行BCH编码；将经过JPEG编码和BCH编码得到的二进制图像数据串隐藏在二进制全息图中传输给接收端。接收端采用与发送端对应的BCH解码和JPEG解码方法对隐藏在二进制全息图中的灰度图像进行恢复，最终恢复出较清晰的原始灰度图像。由于采用了JPEG编码和BCH编码相结合的方法，以及JPEG解码和BCH解码相结合的方法，使得灰度图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量。

Description

一种灰度图像编码隐藏方法及装置、解码方法及装置

技术领域

本发明属于数字图像隐藏技术领域，尤其涉及一种灰度图像编码隐藏方法及装置、解码方法及装置。

背景技术

现在的大数据时代，每天都有海量的信息生成、传输和处理，信息安全是一个至关重要的议题。信息隐藏技术可以对电子信息在传输和储存过程中进行保护，防止泄露给非法使用者。

数字全息图由于具有信息隐藏不容易被发现等优点，可以作为一个合适的信息隐藏载体。在二进制数字全息图(binary hologram)中隐藏灰度图像，由于数据格式不一致，需要对隐藏灰度图像进行压缩编码，已有办法包括误差扩散(error diffusion)，基于块截断编码(block truncation coding)等。

但是，原始灰度图像经由上述办法压缩和隐藏之后，恢复出的图像往往容易受到噪声的严重干扰，导致图像质量显著下降，且上述有损图像压缩方法本身就会使原始图像中大量信息丢失和无法恢复。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为提供一种灰度图像编码隐藏方法及装置、解码方法及装置，旨在解决现有的灰度图像经过压缩、隐藏、恢复之后，得到的图像易受到噪声的严重干扰，导致图像质量差的问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的，本发明提供了一种灰度图像编码隐藏方法，所述方法包括：

发送端利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串，并将所述JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据；

所述发送端将所述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串；

所述发送端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则，用所述二进制灰度图像数据串中的每个位数据替换掉预置二进制全息图中对应位置的二进制像素值，以得到隐藏了灰度图像的二进制全息图；

所述发送端将所述隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。

进一步地，所述发送端利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串包括：

所述发送端将所述灰度图像分割成若干个8*8像素的图像小块；

对若干个所述图像小块的8*8的像素值分别进行离散余弦变换，得到离散余弦变换像素值；

对若干个所述图像小块的离散余弦变换像素值分别进行非均匀量化处理，得到非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值；

对若干个所述非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值分别进行无损熵编码，得到若干个无损熵编码子数据串后，按照所述图像小块的分割顺序进行组合，形成JPEG编码数据串。

进一步地，所述发送端将所述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片包括：

根据预设噪声强度确定BCH编码的纠错能力，利用所述BCH编码的纠错能力计算得到BCH编码的总信息位长度；

以所述BCH编码的总信息位长度为分割单位将所述JPEG编码数据串的二进制数据按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

本发明还提供了一种灰度图像解码方法，所述方法包括：

接收端接收发送端发送的已隐藏灰度图像的二进制全息图；

所述接收端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则对所述二进制全息图中的二进制灰度图像数据串进行提取；

所述接收端将提取的所述二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串；

所述接收端将所述JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据，并利用JPEG解码方法对所述JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像。

进一步地，所述接收端将提取的所述二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片包括：

利用发送端进行BCH编码时得到的BCH编码的总信息位长度，确定BCH解码的总信息位长度；以所述BCH解码的总信息位长度为分割单位将所述二进制灰度图像数据串按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

进一步地，所述利用JPEG解码方法对所述JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像包括：

对所述JPEG编码数据串按照逐个8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串大小依次进行分割，对得到的若干个无损熵编码子数据串分别进行无损熵解码，得到若干个8*8像素的图像小块所对应的离散余弦变换的非均匀量化像素值数组；

对若干个所述离散余弦变换的非均匀量化像素值数组分别进行非均匀反量化处理，以得到若干个非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组；

对若干个所述非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组分别进行离散余弦逆变换，得到若干个8*8像素的图像小块；

将所述若干个8*8像素的图像小块组合，恢复出隐藏的灰度图像。

本发明还提供了一种灰度图像编码隐藏装置，所述装置包括：

JPEG编码模块，用于利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串，并将所述JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据；

BCH编码模块，用于将所述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串；

隐藏模块，用于根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则，用所述二进制灰度图像数据串中的每个位数据替换掉预置二进制全息图中对应位置的二进制像素值，以得到隐藏了灰度图像的二进制全息图；

发送模块，用于将所述隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。

进一步地，所述BCH编码模块包括：

编码分割规则生成模块，用于根据预设噪声强度确定BCH编码的纠错能力，利用所述BCH编码的纠错能力计算得到BCH编码的总信息位长度；

二进制数据小片编码分割模块，用于以所述BCH编码的总信息位长度为分割单位将所述JPEG编码数据串的二进制数据按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片；

二进制灰度图像数据串生成模块，用于对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串。

本发明还提供了一种灰度图像解码装置，所述装置包括：

接收模块，用于接收发送端发送的已隐藏灰度图像的二进制全息图；

隐藏图像提取模块，用于根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则对所述二进制全息图中的二进制灰度图像数据串进行提取；

BCH解码模块，用于将提取的所述二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串；

JPEG解码模块，用于将所述JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据，并利用JPEG解码方法对所述JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像。

进一步地，所述BCH解码模块包括：

解码分割规则生成模块，用于利用发送端进行BCH编码时得到的BCH编码的总信息位长度，确定BCH解码的总信息位长度；二进制数据小片解码分割模块，用于以所述BCH解码的总信息位长度为分割单位将所述二进制灰度图像数据串按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片；

JPEG编码数据串生成模块，用于对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：

本发明所提供的一种灰度图像编码隐藏方法及装置，首先对灰度图像进行联合图象专家组(Joint Picture Expert Group，JPEG)编码；在JPEG编码的基础上，进行BCH(Bose、Ray-Chaudhuri、Hocquenghem)编码；将经过JPEG编码和BCH编码得到的图像隐藏在二进制全息图中传输给接收端。本发明所提供的一种灰度图像解码方法及装置，接收端采用与发送端对应的BCH解码和JPEG解码方法对隐藏在二进制全息图中的灰度图像进行恢复，最终恢复出较清晰的原始灰度图像。由于采用了JPEG编码和BCH编码相结合的方法，以及JPEG解码和BCH解码相结合的方法，使得待隐藏图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种灰度图像编码隐藏方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种灰度图像编码隐藏方法流程图；

图3是本发明实施例提供的一种灰度图像编码隐藏方法流程图；

图4是本发明实施例提供的一种灰度图像解码方法流程图；

图5是本发明实施例提供的一种灰度图像解码方法流程图；

图6是本发明实施例提供的一种灰度图像解码方法流程图；

图7是本发明实施例提供的一种灰度图像编码隐藏装置示意图；

图8是本发明实施例提供的一种灰度图像编码隐藏装置的JPEG编码模块示意图；

图9是本发明实施例提供的一种灰度图像编码隐藏装置的BCH编码模块示意图；

图10是本发明实施例提供的一种灰度图像解码装置示意图；

图11是本发明实施例提供的一种灰度图像解码装置的BCH解码模块示意图；

图12是本发明实施例提供的一种灰度图像解码装置的JPEG解码模块示意图；

图13是本发明实施例提供的一种灰度图像隐藏方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

作为本发明的第一个实施例，如图1所示，本发明提供了一种灰度图像编码隐藏方法，该方法包括：

步骤S101：发送端利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串，并将该JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据。

步骤S102：发送端将上述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片，对该若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串。

步骤S103：发送端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按该替换规则，用上述二进制灰度图像数据串中的每个位数据替换掉预置二进制全息图中对应位置的二进制像素值，以得到隐藏了灰度图像的二进制全息图。

步骤S104：发送端将隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。

综上所述，本发明第一个实施例所提供的一种灰度图像编码隐藏方法，利用JPEG编码和BCH编码相结合的方法对待隐藏的图像进行编码处理，将编码处理后的图像隐藏到二进制全息图中，发送端将隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。由于JPEG编码可以在保证静态图像质量条件下大大降低图像文件大小，BCH编码有非常强的抵御各种噪声干扰和错误纠正能力，两者相结合，既可以降低被隐藏图像数据量大小，又可以增强抗噪声能力，最终使得灰度图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量。

作为本发明的第二个实施例，如图1-3所示，本发明提供了一种灰度图像编码隐藏方法，该方法包括：

步骤S101：发送端利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串，并将该JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据。

如图2所示，步骤S101包括以下步骤:

步骤S101-1：发送端将灰度图像分割成若干个8*8像素的图像小块。

步骤S101-2：对若干个图像小块的8*8的像素值分别进行离散余弦变换，得到离散余弦变换像素值。

步骤S101-3：对若干个图像小块的离散余弦变换像素值分别进行非均匀量化处理，得到非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值。

步骤S101-4：对若干个非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值分别进行无损熵编码，得到若干个无损熵编码子数据串后，按照图像小块的分割顺序进行组合，形成JPEG编码数据串。

步骤S101-5：将JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据。

步骤S102：发送端将上述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片，对该若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串。

如图3所示，步骤S102包括以下步骤:

步骤S102-1：根据预设噪声强度确定BCH编码的纠错能力，利用BCH编码的纠错能力计算得到BCH编码的总信息位长度。需要说明的是，该预设噪声强度一般是预测传送过程中可能会有的最大的噪声，将该预测的最大噪声的强度设定为预设噪声强度，从而使得纠错能力一定要能够把所有由于噪声影响导致的错误纠正，这样可以确保隐藏的图像能够恢复出来。

在本实施例中，由公式n＝2^m-1(m≥3,m∈Z)和公式n-k≤m(t＜m/2)确定BCH编码的纠错能力t，根据BCH编码的纠错能力t计算得到信息位长度k，根据信息位长度k计算得到BCH编码的总信息长度n，其中，m是根据实际应用情况确定的一个非零正整数，Z表示非零正整数集合。需要说明的是，在确定了BCH编码的总信息长度n之后，发送方用户可以将n手动输入到***中，从而继续进行步骤S102-2的操作。发送端的用户需要将该BCH编码的总信息长度n告知接收端的用户，以确保接收端能够以相同单位的总信息长度n进行相对应的操作。

步骤S102-2：以该BCH编码的总信息位长度为分割单位，将JPEG编码数据串的二进制数据按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

步骤S102-3：对该若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串。

步骤S103：发送端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按该替换规则，用上述二进制灰度图像数据串中的每个位数据替换掉预置二进制全息图中对应位置的二进制像素值，以得到隐藏了灰度图像的二进制全息图。在本实施例中，发送端有随机产生序列的生成器，用户输入任意的随机数值后，随机产生序列的生成器根据该随机数值自动生成替换规则。

步骤S104：发送端将隐藏了二进制灰度图像的二进制全息图发送至接收端。需要说明的是，发送端的用户需要将其输入的随机数值告诉接收端的用户，这样接收端的用户才可以在接收端输入相同的随机数值，从而接收端可采用与发送端对应的操作，提取隐藏的图像。

综上所述，本发明第二个实施例所提供的一种灰度图像编码隐藏方法，利用JPEG编码和BCH编码相结合的方法对待隐藏的图像进行编码处理，将编码处理后的图像隐藏到二进制全息图中，发送端将隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。由于JPEG编码可以在保证静态图像质量条件下大大降低图像文件大小，BCH编码有非常强的抵御各种噪声干扰和错误纠正能力，两者相结合，既可以降低被隐藏图像数据量大小，又可以增强抗噪声能力，最终使得灰度图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量。在全息视频***中，本发明所提供的方法，被隐藏图像可作为数字水印，用于保护全息图的版权和鉴别真伪；在军事和保密通信等领域，本发明所提供的方法，使用二进制数字全息图作为载体，秘密传输图像信息，使得图像传输更加安全；同时，在本发明的基础上，在二进制数字全息图中加入更多额外信息或功能，可以达到增加信息传输带宽和效率的目的。

作为本发明的第三个实施例，如图4所示，本发明提供了一种灰度图像解码方法，该方法包括：

步骤S201：接收端接收发送端发送的已隐藏灰度图像的二进制全息图。

步骤S202：接收端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照该替换规则对二进制全息图中的二进制灰度图像数据串进行提取。

步骤S203：接收端将提取的二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，对该若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串。

步骤S204：接收端将JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据，并利用JPEG解码方法对该JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像。

综上所述，本发明第三个实施例所提供的一种灰度图像解码方法，接收端根据用户输入的随机数值对二进制全息图中隐藏的二进制灰度图像数据串进行提取，利用JPEG解码和BCH解码相结合的方法对隐藏的图像进行解码处理，从而恢复出隐藏的灰度图像。由于采用JPEG编码、解码方法可以在保证静态图像质量条件下大大降低图像文件大小，BCH编码、解码方法具有非常强的抵御各种噪声干扰和错误纠正能力，两者相结合，既可以降低被隐藏图像数据量大小，又可以增强抗噪声能力，最终使得隐藏的图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量。

作为本发明的第四个实施例，如图4-6所示，本发明提供了一种灰度图像解码方法，该方法包括：

步骤S201：接收端接收发送端发送的已隐藏灰度图像的二进制全息图。

步骤S202：接收端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照该替换规则对二进制全息图中的二进制灰度图像数据串进行提取。需要说明的是，此步骤中用户输入的随机数值，应与发送端用户在编码隐藏的时候输入的随机数值一致，才能够生成与发送端对应的替换规则，从而达到对二进制灰度图像数据串正确提取的目的。在本实施例中，接收端有随机产生序列的生成器，用户输入与发送端一致的随机数值后，随机产生序列的生成器根据该随机数值自动生成替换规则。

步骤S203：接收端将提取的二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，对该若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串。

如图5所示，步骤S203包括以下步骤：

步骤S203-1：利用发送端进行BCH编码时得到的BCH编码的总信息位长度，确定BCH解码的总信息位长度。

在本实施例中，BCH编码的总信息位长度与BCH解码的总信息位长度相等，接收端的用户需要获悉发送端的BCH编码的总信息位长度，然后通过手动输入的方式在***中输入该BCH编码的总信息位长度。

步骤S203-2：以BCH解码的总信息位长度为分割单位将二进制灰度图像数据串按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

步骤S203-3：对该若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串。

步骤S204：接收端将JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据，并利用JPEG解码方法对该JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像。

如图6所示，步骤S204包括以下步骤：

步骤S204-1：将JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据。

步骤S204-2：对JPEG编码数据串的十进制数据按照逐个8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串大小依次进行分割，对得到的若干个无损熵编码子数据串分别进行无损熵解码，得到若干个8*8像素的图像小块所对应的离散余弦变换的非均匀量化像素值数组。

需要说明的是，在步骤S204-2中，分割的规则是不固定的，当检测到8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串到达结束位时，则进行分割。每检测到8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串到达结束位，进行一次分割，即按照逐个8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串大小依次进行分割。

步骤S204-3：对若干个离散余弦变换的非均匀量化像素值数组分别进行非均匀反量化处理，以得到若干个非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组。

步骤S204-4：对若干个非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组分别进行离散余弦逆变换，得到若干个8*8像素的图像小块。

步骤S204-5：将若干个8*8像素的图像小块组合，恢复出隐藏的灰度图像。

综上所述，本发明第四个实施例所提供的一种灰度图像解码方法，接收端根据用户输入的随机数值对二进制全息图中隐藏的二进制灰度图像数据串进行提取，利用JPEG解码和BCH解码相结合的方法对隐藏的二进制灰度图像数据串进行解码处理，从而恢复隐藏的灰度图像。由于采用JPEG编码、解码方法可以在保证静态图像质量条件下大大降低图像文件大小，BCH编码、解码方法具有非常强的抵御各种噪声干扰和错误纠正能力，两者相结合，既可以降低被隐藏图像数据量大小，又可以增强抗噪声能力，最终使得隐藏的图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量，有利于实现安全和高质量的图像隐藏应用。

作为本发明的第五个实施例，如图7所示，本发明提供了一种灰度图像编码隐藏装置，该装置包括：

JPEG编码模块101，用于利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串，此时，该JPEG编码数据串的数据串为十进制数据格式；将该JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据。

BCH编码模块102，用于将上述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片，对该若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串。

隐藏模块103，用于根据用户输入的随机数值生成替换规则，按该替换规则，用上述二进制灰度图像数据串中的每个位数据替换掉预置二进制全息图中对应位置的二进制像素值，以得到隐藏了灰度图像的二进制全息图。

发送模块104，用于将隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。

进一步地，如图8所示，JPEG编码模块101包括：

图像小块分割模块101-1：发送端将灰度图像分割成若干个8*8像素的图像小块。

离散余弦变换模块101-2：对若干个图像小块的8*8的像素值分别进行离散余弦变换，得到离散余弦变换像素值。

非均匀量化处理模块101-3：对若干个图像小块的离散余弦变换像素值分别进行非均匀量化处理，得到非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值。

无损熵编码模块101-4：对若干个非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值分别进行无损熵编码，得到若干个无损熵编码子数据串后，按照图像小块的分割顺序进行组合，形成JPEG编码数据串。

十进制转换二进制模块101-5：将JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据。

进一步地，如图9所示，BCH编码模块102包括：

编码分割规则生成模块102-1，用于根据预设噪声强度确定BCH编码的纠错能力，利用BCH编码的纠错能力计算得到BCH编码的总信息位长度。需要说明的是，该预设噪声强度一般是预测传送过程中可能会有的最大的噪声，将该预测的最大噪声的强度设定为预设噪声强度，从而使得纠错能力一定要能够把所有由于噪声影响导致的错误纠正，这样可以确保隐藏的灰度图像能够恢复出来。

在本实施例中，由公式n＝2^m-1(m≥3,m∈Z)和公式n-k≤m(t＜m/2)确定BCH编码的纠错能力t，根据BCH编码的纠错能力t计算得到信息位长度k，根据信息位长度k计算得到BCH编码的总信息长度n，其中，m是根据实际应用情况确定的一个非零正整数，Z表示非零正整数集合。发送端的用户需要将该BCH编码的总信息长度n告知接收端的用户，以确保接收端以同样的总信息长度n为单位进行与发送端相对应的操作。

二进制数据小片编码分割模块102-2，用于以该BCH编码的总信息位长度为分割单位，将JPEG编码数据串的二进制数据按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

二进制灰度图像数据串生成模块102-3，用于对该若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串。

综上所述，本发明第五个实施例所提供的一种灰度图像编码隐藏装置，利用JPEG编码和BCH编码相结合的方法对待隐藏的图像进行编码处理，将编码处理后的图像隐藏到二进制全息图中，发送端将隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。由于JPEG编码模块可以在保证静态图像质量条件下大大降低图像文件大小，BCH编码模块有非常强的抵御各种噪声干扰和错误纠正能力，两者相结合，既可以降低被隐藏图像数据量大小，又可以增强抗噪声能力，最终使得灰度图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的灰度图像的质量。

作为本发明的第六个实施例，如图10所示，本发明提供了一种灰度图像解码装置，该装置包括：

接收模块201，用于接收发送端发送的已隐藏灰度图像的二进制全息图。

隐藏图像提取模块202，用于根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照该替换规则对二进制全息图中的二进制灰度图像数据串进行提取。需要说明的是，此步骤中用户输入的随机数值，应与发送端用户在编码隐藏的时候输入的随机数值一致，才能够生成与发送端对应的替换规则，从而达到对二进制灰度图像数据串正确提取的目的。在本实施例中，接收端有随机产生序列的生成器，用户输入与发送端一致的随机数值后，随机产生序列的生成器根据该随机数值自动生成替换规则。

BCH解码模块203，用于将提取的二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，对该若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串。此时，该JPEG编码数据串的数据串为二进制数据格式。

JPEG解码模块204，用于将JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据，并利用JPEG解码方法对该JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像。

进一步地，如图11所示，BCH解码模块203包括：

解码分割规则生成模块203-1，用于利用发送端进行BCH编码时得到的BCH编码的总信息位长度，确定BCH解码的总信息位长度。在本实施例中，BCH编码的总信息位长度与BCH解码的总信息位长度相等，接收端的用户需要获悉发送端的BCH编码的总信息位长度，然后通过手动输入的方式在***中输入该BCH编码的总信息位长度。

二进制数据小片解码分割模块203-2，用于以BCH解码的总信息位长度为分割单位将二进制灰度图像数据串按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

JPEG编码数据串生成模块203-3，用于对该若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串。

进一步地，如图12所示，JPEG解码模块204包括：

二进制转换十进制模块204-1：用于将JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据。

无损熵解码模块204-2：用于对JPEG编码数据串的十进制数据按照逐个8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串大小依次进行分割，对得到的若干个无损熵编码子数据串分别进行无损熵解码，得到若干个8*8像素的图像小块所对应的离散余弦变换的非均匀量化像素值数组。

需要说明的是，无损熵解码模块204-2对JPEG编码数据串进行分割时，分割的规则是不固定的，当检测到8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串到达结束位时，则进行分割。每检测到8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串到达结束位，进行一次分割，即按照逐个8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串大小依次进行分割。

非均匀反量化处理模块204-3：用于对若干个离散余弦变换的非均匀量化像素值数组分别进行非均匀反量化处理，以得到若干个非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组。

离散余弦逆变换模块204-4：用于对若干个非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组分别进行离散余弦逆变换，得到若干个8*8像素的图像小块。

图像小块组合模块204-5：用于将若干个8*8像素的图像小块组合，恢复出隐藏的灰度图像。

综上所述，本发明第六个实施例所提供的一种灰度图像解码装置，接收端根据用户输入的随机数值对二进制全息图中隐藏的二进制灰度图像数据串进行提取，利用JPEG解码模块和BCH解码模块相结合，对隐藏的图像进行解码处理，从而恢复隐藏的灰度图像。由于采用JPEG编码、解码方法可以在保证静态图像质量条件下大大降低图像文件大小，BCH编码、解码方法具有非常强的抵御各种噪声干扰和错误纠正能力，两者相结合，既可以降低被隐藏图像数据量大小，又可以增强抗噪声能力，最终使得隐藏的图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量，有利于实现安全和高质量的图像隐藏应用。

作为本发明的第七个实施例，如图13所示，本发明提供了一种灰度图像隐藏方法。发送端将原始的灰度图像分割成若干个8*8像素的图像小块，然后对该若干个图像小块依次进行离散余弦变换、非均匀量化、无损熵编码、BCH编码处理，得到若干个二进制数据小片，该二进制数据小片依次组合后生成二进制灰度图像数据串，将该二进制数据串***到一个二进制全息图中，即将原始灰度图像隐藏到了二进制全息图中；将该已隐藏了原始灰度图像的二进制全息图发送给接收端；接收端提取其中的二进制灰度图像数据串，将二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，然后对若干个二进制数据小片依次进行BCH解码、无损熵解码、非均匀反量化、离散余弦逆变换，将得到的若干个8*像素的图像小块组合，最终得到恢复的灰度图像。

综上所述，本发明第七个实施例所提供的一种灰度图像隐藏方法，利用JPEG编码和BCH编码相结合的方法对待隐藏的图像进行编码处理，将编码处理后的图像隐藏到二进制全息图中，发送端将隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端，接收端进行相应的解码处理。由于JPEG编码可以在保证静态图像质量条件下大大降低图像文件大小，BCH编码有非常强的抵御各种噪声干扰和错误纠正能力，两者相结合，既可以降低被隐藏图像数据量大小，又可以增强抗噪声能力，最终使得灰度图像不易在二进制全息图载体处理、隐藏和传输的过程中受到噪声的干扰，大大提高了恢复的图像的质量。在全息视频***中，本发明所提供的方法，被隐藏图像可作为数字水印，用于保护全息图的版权和鉴别真伪；在军事和保密通信等领域，本发明所提供的方法，使用二进制数字全息图作为载体，秘密传输图像信息，使得图像传输更加安全；同时，在本发明的基础上，在二进制数字全息图中加入更多额外信息或功能，可以达到增加信息传输带宽和效率的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种灰度图像编码隐藏方法，其特征在于，所述方法包括：

发送端利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串，并将所述JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据；

所述发送端将所述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串；

所述发送端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则，用所述二进制灰度图像数据串中的每个位数据替换掉预置二进制全息图中对应位置的二进制像素值，以得到隐藏了灰度图像的二进制全息图；

所述发送端将所述隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串包括：

所述发送端将所述灰度图像分割成若干个8*8像素的图像小块；

对若干个所述图像小块的8*8的像素值分别进行离散余弦变换，得到离散余弦变换像素值；

对若干个所述图像小块的离散余弦变换像素值分别进行非均匀量化处理，得到非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值；

对若干个所述非均匀量化处理后的离散余弦变换像素值分别进行无损熵编码，得到若干个无损熵编码子数据串后，按照所述图像小块的分割顺序进行组合，形成JPEG编码数据串。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端将所述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片包括：

根据预设噪声强度确定BCH编码的纠错能力，利用所述BCH编码的纠错能力计算得到BCH编码的总信息位长度；

以所述BCH编码的总信息位长度为分割单位将所述无损熵编码数据串的二进制数据按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

4.一种灰度图像解码方法，其特征在于，所述方法包括：

接收端接收发送端发送的已隐藏灰度图像的二进制全息图；

所述接收端根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则对所述二进制全息图中的二进制灰度图像数据串进行提取；

所述接收端将提取的所述二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串；

所述接收端将所述JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据，并利用JPEG解码方法对所述JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收端将提取的所述二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片包括：

利用发送端进行BCH编码时得到的BCH编码的总信息位长度，确定BCH解码的总信息位长度；

以所述BCH解码的总信息位长度为分割单位将所述二进制灰度图像数据串按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述利用JPEG解码方法对所述JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像包括：

对所述JPEG编码数据串按照逐个8*8像素的图像小块所对应的JPEG数据串大小依次进行分割，对得到的若干个无损熵编码子数据串分别进行无损熵解码，得到若干个8*8像素的图像小块所对应的离散余弦变换的非均匀量化像素值数组；

对若干个所述离散余弦变换的非均匀量化像素值数组分别进行非均匀反量化处理，以得到若干个非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组；

对若干个所述非均匀反量化处理后的离散余弦变换像素值数组分别进行离散余弦逆变换，得到若干个8*8像素的图像小块；

将所述若干个8*8像素的图像小块组合，恢复出隐藏的灰度图像。

7.一种灰度图像编码隐藏装置，其特征在于，所述装置包括：

JPEG编码模块，用于利用JPEG编码方法对灰度图像进行编码，得到JPEG编码数据串，并将所述JPEG编码数据串的十进制数据转换成二进制数据；

BCH编码模块，用于将所述JPEG编码数据串的二进制数据分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串；

隐藏模块，用于根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则，用所述二进制灰度图像数据串中的每个位数据替换掉预置二进制全息图中对应位置的二进制像素值，以得到隐藏了灰度图像的二进制全息图；

发送模块，用于将所述隐藏了灰度图像的二进制全息图发送至接收端。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述BCH编码模块包括：

编码分割规则生成模块，用于根据预设噪声强度确定BCH编码的纠错能力，利用所述BCH编码的纠错能力计算得到BCH编码的总信息位长度；

二进制数据小片编码分割模块，用于以所述BCH编码的总信息位长度为分割单位将所述JPEG编码数据串的二进制数据按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片；

二进制灰度图像数据串生成模块，用于对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH编码，并将BCH编码后的若干个二进制数据小片依次组合生成二进制灰度图像数据串。

9.一种灰度图像解码装置，其特征在于，所述装置包括：

接收模块，用于接收发送端发送的已隐藏灰度图像的二进制全息图；

隐藏图像提取模块，用于根据用户输入的随机数值生成替换规则，按照所述替换规则对所述二进制全息图中的二进制灰度图像数据串进行提取；

BCH解码模块，用于将提取的所述二进制灰度图像数据串分割成若干个二进制数据小片，对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串；

JPEG解码模块，用于将所述JPEG编码数据串的二进制数据转换成十进制数据，并利用JPEG解码方法对所述JPEG编码数据串的十进制数据进行解码，得到隐藏的灰度图像。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述BCH解码模块包括：

解码分割规则生成模块，用于利用发送端进行BCH编码时得到的BCH编码的总信息位长度，确定BCH解码的总信息位长度；

二进制数据小片解码分割模块，用于以所述BCH解码的总信息位长度为分割单位将所述二进制灰度图像数据串按照从前到后的顺序依次分割成若干个二进制数据小片；

JPEG编码数据串生成模块，用于对所述若干个二进制数据小片分别进行BCH解码，以得到JPEG编码数据串。