研究摘要
在雲端運算(Cloud Computing)和注重數位隱私的時代，可逆式資料隱藏於加密影像（RDHEI）技術在安全傳輸和資訊保護的應用上變得至關重要。透過RDHEI技術的機制，Data Hider能夠在不需要知道原始媒體內容的情況下將重要資訊如Metadata嵌入到已加密的影像中，唯有授權的接收方能夠將資訊取出並將影像解密並還原至無損狀態。然而，傳統的可逆資訊隱藏方法通常難以應對加密領域帶來的挑戰，特別是在保持高嵌入容量的同時確保安全性和可逆性方面。為了解決這些限制，本論文提出了一種新穎的RDHEI方法，該方法結合了三階段加密處理以及中位數保留的像素值排序技術（Pixel Value Ordering, PVO）策略。
加密階段採用區塊置換(Block Permutation)、像素擾亂(Pixel Scrambling)和差值保持加密（DPE）來增強影像安全性，同時保持必要的像素相關性。隨後的訊息嵌入利用中位數保留的PVO方法，該方法能夠適應不同的塊大小以優化嵌入容量。
實驗結果表明，在各種影像資料集，如USC-SIPI、BOSSBase v1.01和BOWS-2上，該方法在保持高水平安全性的同時，也提高了嵌入容量。通過嚴格的安全性分析，包括複雜度分析(Complexity Analysis)和直方圖分析(Histogram Analysis)，進一步驗證了所提出方法的有效性。
提出方法架構圖
部分實驗數據
下表比較了本方法與現有最新技術（SOTA）在不同測試影像上的嵌入容量（EC）表現，顯示出顯著提升。在平滑影像如Airplane中，本方法達到103,592位元，而SOTA方法[3]僅為41,811位元；在複雜影像如Baboon中，本方法達到29,727位元，高於Rai等人[2]的14,470位元。平滑影像因像素變化小、相關性高，使用PVO進行資料嵌入時預測誤差較低，嵌入容量因此提高。即使在複雜影像中，本方法仍穩定優於SOTA方法，展現出其在加密效果、資料隱藏容量及可逆性方面的優越性。
研究結論
我們所提出的方法結合了差異保留加密（DPE）和中位數保留像素值排序（PVO），在基於可逆式資訊隱藏的效果上，我們的方法提高了嵌入容量且維持影像的安全性。DPE技術保留了影像像素之間的差異，使PVO方法能夠充分利用其優勢。DPE方法能夠維持影像區塊之中的像素差值，因此，在PVO的嵌入過程中，能確保有更多的預測誤差的差異值維持在[-1, 1]之間，藉此來有效利用更多的嵌入空間。 同時，由於影像已經經過DPE與區塊置亂與像素攪亂的加密過程，能夠讓資料嵌入者在不需知道影像原始內容的情況下，也可以將訊息嵌入，別於傳統基於預測誤差的可逆式資訊隱藏方法。
在Benchmark的影像資料集如BOSSBase v1.01與BOWS-2上的實驗結果表明，與目前現有的RDHEI方法相比，我們所提出的方法具有更高的嵌入容量。為了檢測所提出方法之安全性，我們透過複雜度分析(Complexity Analysis)、直方圖分析(Complexity Analysis)與熵分析(Entropy Analysis)進行檢測，實驗結果表明，我們提出的方法能有效抵禦這些分析方法，此外，我們所提出的方法也能夠達到完全的可逆性，不僅嵌入的訊息可以無損提取，影像也能夠解密並完整回復至原始狀態。