本发明公开一种基于最小二乘法的高动态范围图像隐密像素比率估计方法，包括：根据隐写后不同同态值的像素的各同态索引出现的概率及载密HDR图像中不同同态值的像素数目，得出待检测图像在不同同态值不同同态索引下的像素数目期望值；将不同同态值不同同态索引下的像素数目的期望值与真实值进行比较得出多个偏差；将偏差的平方和作为最小二乘估计的目标函数；对目标函数求最小值，并将最小值对应的p值作为隐密像素比率的估计；根据隐写算法各同态值的像素的可嵌入比特数、待检测HDR图像各同态值的像素数目及隐密像素比率的估计，得出嵌入消息长度的估计。本发明对基于同态表示的HDR图像隐写算法的隐密像素比率和嵌入消息长度具有较高的估计精度。