加密域可逆信息隐藏是信息隐藏领域的一个重要分支,该技术可以在加密后的图像上嵌入外部数据,既保护了用户的个人隐私,又达到了对图像进行标记或者认证的目的。目前存在的加密域可逆信息隐藏算法主要分为两种:(1)不可分离的加密域可逆信息隐藏,(2)可分离的加密域可逆信息隐藏。其中第二种应用最为广泛,是加密域可逆信息隐藏的研究主体。但是目前存在的可分离加密域可逆信息隐藏算法存在嵌入率低、安全性较差等缺点。现存的可分离算法主要应用对象为二维图像,针对三维数据体的研究则较少,而三维数据体在医学图像处理、地震勘探和虚拟现实等领域有着广泛的应用。本文针对上述问题主要做了以下工作:(1)对图像进行分块,将每个图像块中的像素分为两组,一组称为样本像素,另一组则为非样本像素,使用样本像素来预测非样本像素。在图像加密过程中,将流密码与块置乱相结合,掩盖了原始图像的轮廓,增加了秘密图像的安全性能。(2)提出了一种基于位替换的高嵌入率方案,将外部数据嵌入预测误差的冗余位。对非样本像素位置的预测误差进行预处理,即将二进制形式的最高位作为正负标识标记预测误差。处理后的预测误差被放置于相应的非样本像素位置。由于大多数预测误差都可以使用二进制形式的最高位与最低四位表示,所以剩下的二进制位可以用于嵌入外部数据。该方案具有定位图内置、嵌入容量高、容易提取等优点。(3)根据三维数据体的特点,设计并比较了三种针对数据体的预测方案,分别为二维预测、三维预测和层间预测。根据接收端不同的应用需求,将基于位替换的嵌入方案和基于预测误差扩展的嵌入方案应用于秘密三维数据体。基于位替换的嵌入方案可以嵌入大量的外部数据,拥有较高的嵌入率,而基于预测误差扩展的嵌入方案嵌入率虽然较低,但是可以在解密后的图像上提取数据,扩展了应用场景。实验结果表明,使用本文方案加密后的图像与原始图像的相似度更低,对图像轮廓掩盖效果更好,较对比算法有更高的安全性能。使用位替换方案嵌入外部数据,大幅度提高了嵌入容量。