本发明属于图像信息安全和数字图像信号处理交叉领域，公开了一种图像隐藏和恢复的方法、设备和存储介质，通过将产生的不同灰度阶黑白噪点小块作为候选样本小块，经由二次聚类编码滤除不同灰度阶相似样本小块来筛选同一灰度阶编码样本小块用于秘密信息编码表示。最后通过随机2值参考图结合随机嵌密位置来放置不同灰度阶的编码样本小块产生含密掩体。在恢复时，由密钥产生编码样本小块，结合2值参考图和嵌密位置提取秘密信息。同现有方法相比，本发明可生成视觉质量良好的有意义图像，不会产生任何拼接痕迹，也不涉及任何修改嵌入，具有较好的抗攻击能力；无论秘密信息如何嵌入，含密掩体均可等质量地无损恢复为多阶半色调掩体图像，且嵌入和提取过程完全依赖于用户密钥，具有较高的安全性。