可逆信息隐藏算法的图像信息处理系统设计分析

山东华宇工学院 肖媛媛

在新时期环境下，信息化和智能化技术迅速发展，人们对信息资源的需求也在不断增加，而视觉信息是信息资源中的重要部分，是人们获取信息的重要载体。在图像信息的传输中，想要实现视觉信息的有效获取，图像信息的处理至关重要，人们也是不断对相关处理技术进行研究，下面，文章就主要针对基于可逆信息隐藏算法的图像信息处理系统设计进行分析，希望对相关工作的研究提供参考。

图像信息处理是图像信息传输过程中重要的环节，它直接关系到图像信息的质量，在传统图像信息的处理中，由于存在图像失真较大可能性，导致图像信息质量存在不足，为了避免此类情况的出现，逐渐产生了基于可逆信息隐藏算法的图像信息处理系统。通过此处理系统的使用，能够有效提升图像信息处理的质量，避免信息提取之后无法实现完全无损恢复，而基于可逆信息隐藏算法的图像信息处理系统如何设计和实现，就是文章主要研究的内容。

1 系统设计

把处理器ARM和可逆信息的处理算法在图像信息的处理系统内应用，得到基于可逆信息隐藏算法的图像信息处理系统。此系统通过图像采集的模块对图像信息采集，借助ARM的处理器以可逆信息的隐藏算法对图像信息实现隐藏，使用串口与以太网对数据进行通信，得到最终图像的隐藏信息之后以SD卡的模块对数据进行存储。

1.1 硬件设计

（1）数据处理模块

此模块是系统内ARM的处理器核心性模块，此模块借助可逆信息的隐藏算法对图像信息进行处理。在图像信息的处理系统中，要求对图像具有极高的识别和跟踪的性能，实时性以及可靠性也有严格要求，才能够对大量的图像信息实现处理和运算。把阿尔特拉公司Cyclone可编程的逻辑芯片和S3C44BOX类型ARM的处理器进行结合，对ARM选用S3C44BOX类型的ARM，此处理器具有很高性价比，通过ARM的处理器能够对图像实现预处理、信息叠加和信息的隐藏，对图像信息的处理系统灵活性以及可扩展性实现提升。图像信息的处理系统内总线结构借助SAMBALL实施设置。

（2）液晶（LCD）模块

此模块能够让图像信息的处理系统具备人机交互的功能，模块内LCD的显示屏具备触摸的功能，让模块接口和S3C44B0X的处理器进行接口的连接，能够对图像信息的处理数据实现实时性显示。借助ADS78432的控制器对触摸屏进行控制，以四线电阻形式触摸屏的控制算法对触摸屏实施控制。此模块的结构如图1所示。

图1 液晶（LCD）模块结构

（3）系统数据通信的模块

此模块能够对图像数据实现传送，对多芯片进行通信，借助以太网内数据传送的接口和高速串行的接口达到系统内数据通信的目的；同时此模块通过PCI的接口让图像信息的处理系统和计算机实现信息的交互。而PCI的接口则是系统内硬件数据的交换和控制的中心，以通信接口的模块对图像信息的处理系统和各设备的驱动命令、数据进行接收，借助通信接口的模块对系统内各模块协调工作完成，对系统的图像信息实施处理。在通信接口的模块中，把所采集图像信息和系统处理之后的数据以PCI的总线向通用PC发送，选择PLX所制造PCI9030当作通信数据的模块内接口的芯片。

1.2 软件设计

在系统的软件中，主要涉及到图像信息的隐藏、提取和载体图像的恢复等模块。

（1）系统图像信息的隐藏模块

此模块主要通过可逆信息的隐藏算法对图像信息进行隐藏，实现对图像信息保护效果。先对载体图像实施非重叠的分块，把图像块进行2×2大小的设置，后对每一个图像块依次处理，注意对图像信息隐藏。

图像信息的隐藏步骤为：

①按照n×n矩阵块进行256×256参考矩阵的生成，其中n的可选取值有4、8、16、32。

②图像块内主要有4像素，且分别记作C(I,j)、C(I,j+1)、c(i+1,j)、C(i+1,j+1)。把它构造为3个数量像素对，且把其转换成平面的坐标点，并记作P1(C(I,j)，c(I,j+1))、P2(C(I,j)，C(i+1,j))、P3(C(I,j)，C(i+1,j+1))。这些像素中，C(I,j)是载体图像像素，而C(I,j+1)，C(i+1,j)、C(i+1,j+1)是插值计算后获取的像素。

③把参考矩阵进行平面区域的转换，把P1、P2、P3向参考的矩阵内映射，对所对应坐标的位置查找。

④将参考矩阵内P1当作中心，向左右方向分别扫描，把所扫描n个像素进行像素组G的构建，把其信息通过十进制进行待隐藏的信息转换，寻找G内对应的位置，对P1点纵坐标替换，就对P1点信息实现隐藏。

⑤按照④中的方法对P2和P3的信息分别处理，对P2和P3信息实现隐藏。

⑥对步骤②和步骤⑤重复进行，一直到全部图像信息都得到隐藏。

（2）系统图像信息的提取模块

基于上述所隐藏图像，进行解码程序嵌入，对图像信息提取。其中解码程序主要是对可逆信息的隐藏算法进行解码的算法，把隐藏信息进行原始信息的转换，对其实施提取。在常规条件下，对图像具备归属权的相关人员才具备解码的程序，而外人是不能实现图像信息提取的，这样能够有效确保图像信息具备良好安全性，防止图像信息的泄露。解码的密钥主要以k1、k2进行表示，在图像信息的提取中，流程如图2所示。

图2 图像信息的提取流程

（3）系统载体图像的恢复模块

完成对图像信息的提取后，要对载体图像进行恢复，也就是对图像信息的隐藏实施逆过程处理，程序如下：输入隐藏图像—定义相关函数—利用傅里叶定理计算函数参数—图像信息解码—完成载体图像恢复。

此载体图像的恢复函数是：

在上式内，α和β都是载体图像的恢复相关参数。

2 对载体图像的恢复性分析

2.1 对实验网络的测试

在实验中主要通过以太网的通信，为确保实验能够顺利地进行，对实验网络测试。通过测试后所得以太网的流量变化较大，则说明此以太网的通信具有正常性和有效性。

2.2 对实验结果的分析

基于上述所测网络环境开展实验，对载体图像的恢复性以载体图像的恢复程度来体现，其恢复的程度越大就说明此载体图像的恢复性就越好，否则其载体图像的恢复性就越差。

在通过实验后所得数据分析，此设计系统内载体图像的恢复程度对传统系统远高于，其最大值能够为90%，这也说明此设计系统内载体图像的恢复性更好。

结语：综上所述，从软件和硬件方面对基于可逆信息隐藏算法的图像信息处理系统进行设计，并通过实验分析得到，和传统图像信息的处理系统比较，文章所设计图像信息的处理系统对载体图像恢复性实现极大提升，这也充分说明此图像信息的处理系统具有处理的效果更加优秀和突出。