Histogrammverschiebung

Histogrammverschiebung ist eine Methode in der digitalen Bildverarbeitung und der reversiblen Datenverschleierung, die die Verteilung der Pixelintensitäten eines Bildes durch das Verschieben bestimmter Bereiche des Histogramms verändert. Ziel ist es, Freiräume für das Kodieren von Zusatzdaten zu schaffen oder die Bildkontraste gezielt zu beeinflussen, wobei der Vorgang verlustfrei rückgängig gemacht werden kann.

Technisch betrachtet wird das Histogramm eines Graustufen- oder Farbbildes analysiert. Häufig identifiziert man dominante Werte (Spitzen) und eine Lücke (Nullpunkt). Durch gezieltes Verschieben der Pixelwerte in Richtung der Lücke entsteht Platz, der als Träger für Bits dient. Die Zuordnung ist so gestaltet, dass sie sich beim Dekodieren vollständig rückgängig machen lässt, wodurch Originaldaten rekonstruiert werden können.

In der Praxis wird Histogrammverschiebung vor allem in reversible Data Hiding (RDH) eingesetzt. Typische Varianten nutzen zwei Spitzenwerte und einen Nullpunkt, um eine binäre Botschaft zu kodieren; das Umordnen der Pixelwerte ist so vorgesehen, dass der ursprüngliche Zustand bei der Extraktion wiederhergestellt werden kann. Dadurch lassen sich Daten einbetten, ohne das Bild irreversibel zu verzerren.

Vorteile sind eine geringe sichtbare Verzerrung und eine reversible Datenkodierung. Einschränkungen ergeben sich aus der Kapazität: Je nach Struktur des Histogramms steht nur begrenzt Platz zur Verfügung. Die Methode ist außerdem sensibel gegenüber Vorverarbeitungsschritten wie Kompression oder Rauschbehandlung.

Siehe auch: Reversible Data Hiding, Histogramm-Equalisierung.