可逆資訊隱藏簡介

可逆資訊隱藏，也可以稱之為無損的資訊嵌入，我們將不可視的資訊以可逆 的方式藏入一張數位影像中。在可逆資訊隱藏中，我們必須維持某種程度的影像 品質也就是降低嵌入資訊後的影像品質衰減度。可逆資訊隱藏的重要特色就是它 的可逆性。所謂可逆性就是即使我們將藏入的資訊移除後，仍然能夠還原原始的 影像。

從資訊隱藏的觀點來看，可逆資訊隱藏是一種方法，將資訊藏入數位影像中，

在被授權的一方可從藏入資訊的數位影像中將隱藏的訊息解碼出來，除此之外還 能將數位影像還原到初始狀態。一個好的可逆資訊隱藏演算法可以透過下列特性 來做評估。

(1) 可藏的資訊量(Payload capacity limit)：也就是說我們能在一張數位 影像上最多可以藏入的資訊量。

(2) 視覺影像品質(Visual quality) ：在一張數位影像中被藏入資訊後，

會改變影像的像素值，而隨者像素值的改變，影像的品質也會隨之 變動，為了提高其不被察覺的特性(Imperceptibility)，視覺影像也是 相當重要的特性之一。

(3) 演算法複雜度(Complexity)：在資訊隱藏中，能夠快速又簡單的將 要隱藏的資訊嵌入數位影像及從數位影像取出，這其中的關鍵點取 決於演算法的複雜度，好的演算法能夠提高資訊隱藏的效率，同時 也考量了後續應用時使用者的感受。

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在一些資訊隱藏的研究中，雖然藏入資訊的影像看似沒有被藏入資訊，也 就是其不易察覺性較高。但是當數位影像被嵌入一些資訊後難免會改變原始影 像的像素值，即使是很微小的像素值變化也可能會造成一些錯誤。尤其是在一 些用途需要精密影像資訊，例如軍事用途與醫療用途。在某些場合中，即使是 一些細微的資訊都是非常的重要的。任何的影像變化將會影響資訊的判讀與解 析，所以有的時候我們必須使用原始的影像資訊。

從應用的觀點來看，可逆資訊隱藏可以被用來傳送及攜帶資訊，由於從人類 的肉眼幾乎是無法察覺原始的影像與被嵌入影像的差異，因此可逆資訊隱藏可被 用來當作一種秘密傳輸的管道。藉由嵌入資訊認證碼，可逆資訊隱藏提供了一種 自我認證的機制，不需要再使用其他中繼資料(Metadata)

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在可逆資訊隱藏技術中，大多的相關文獻主要分為兩種演算法，一種是直 方圖位移法[13]，另一種是差異擴張法(Difference Expansion)[12]。這兩種可逆資 訊隱藏的演算法各有其優點及缺點，我們把兩個演算法做個比較，如表2-1所 示。

直方圖位移法是一種可簡單實現並且在可逆還原不需要過多繁瑣的步驟，透 過稍微的修改直方圖，及可將需要隱藏的資訊藏入數位影像中。它需要考慮的是 原始影像整張圖的特性。首先我們產生原始影像的直方圖，接者記錄直方圖中最 大的像素值，然後利用特定的移動，調整直方圖向左或向右位移，我們就可以將 要隱藏的資訊位元藏入數位影像中。

差異擴張法是一種需要考慮原始影像特性，將隱藏的資料嵌入在局部影像的 方法，應用於一對的像素值(𝑥, 𝑦)如圖2-1所示，而這種嵌入資料的概念是使兩個 像素值的平均值保持相同和兩個像素之間的差，用特定的擴張來嵌入我們要隱藏

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的資訊位元，而像素值(𝑥, 𝑦)經過差異擴張嵌入資訊後可以得到(𝑥^′, 𝑦^′)，我們將會 在下一節做更詳細的介紹。

x y

圖 2-1 差異擴張法之像素對示意圖 表 2-1 演算法比較表

演算法 優點 缺點

直方圖位移法

演算法簡單容易實現，又能 維持一定的視覺影像品質

可 藏 的 資 訊 量 會 因 不 同 的 數位影像特性有所限制

差異擴張法

演 算 法 簡 單 且 可 藏 的 資 訊 量比其它演算法來的大

視 覺 影 像 品 質 會 因 為 像 素 值 的 差 異 越 大 失 真 的 程 度 也越高

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