一种用于提高嵌入水印后图像质量的差值扩展嵌入数字水印改进方法技术

技术编号:7054741 阅读:384 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供一种用于提高嵌入水印后图像质量的差值扩展嵌入数字水印改进方法,包括嵌入前预处理和嵌入过程两大部分;嵌入前预处指计算图像平滑度;计算图像平滑度包括计算0度方向平滑度、45度方向平滑度、90度方向平滑度和135度方向平滑度,并计算获得最大平滑度的方向;嵌入过程包括选取最优像素配对方向,附加信息处理和信息嵌入,选取最优像素配对方向是根据图像最大平滑度所在方向选取差值扩展嵌入方法中像素配对方向,附加信息处理指对于方向选择这部分附加信息的编码和处理,信息嵌入即为包括附加信息和原始信息在内的全部信息的嵌入过程。本发明专利技术针对现有的差值扩展信息嵌入方法,通过改进嵌入过程中的像素配对方式,在相同嵌入容量下提高图像质量。

【技术实现步骤摘要】
专利说明本专利技术属于信息隐藏中的数字水印领域,特别是涉及--种用于提高嵌入水印后图像质量的差值扩展嵌入数字水印改进方法。随着信息技术的发展,数字作品的拷贝、修改、传播变得极其容易,这给数字多媒体带来极大的便利的同时,其内容保护和认证也成为急需解决的问题。数字水印技术则提供了一个可行的解决方案。数字水印具有以下优点首先,数字水印是不可感知的,除可见水印以外,水印是不希望被察觉到的,它不会影响到宿主媒体的艺术效果,不容易引起蓄意攻击者的特别注意;其次,数字水印能够实现与宿主数据的无缝结合,当宿主数据的存储和显 示格式发生变化时,水印依然存在,并且水印可以和宿主数据一起传播并可在解密后依然存在,能够作为版权证明;最后,数字水印和宿主数据遭受相同的变换,水印始终存在于宿主媒体中直到宿主媒体的价值被破坏为止。数字水印的上述优点使得其在多媒体版权保护和认证方面的应用曰益广泛,也引起了学术界的广泛关注并掀起了研究高潮。近年来数字水印技术取得了很大的发展,但研究方向主要集中于不可逆的水印技术。在可逆水印研究方面,由于要在嵌入水印后做到人眼不可感知,这要求水印嵌入算法引入尽量少的失真;而同时可逆水印要求能精确还原载体信号,这意味着必须将还原载体信号所需的信息也作为水印嵌入,这就要求更大的嵌入容量。在数字图像可逆数字水印技术中,差值扩展是其中一个重要技术,其扩展相邻像素之间的差值,并在低位嵌入水印信息。而在提取方,可以在提取水印信息后,恢复原始差值并回复出原始载体,从而达到可逆的目的。差值扩展技术首次由TianCI. Tian, “Reversible data embedding using a difference expansion,,,IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol.,vol. 13,no. 8, pp. 890-896,Aug. 2003.)提出,其后经过多人多次改进已发展成为一个较成熟的技术,其主要思想为通过扩展相邻像素间的差值来嵌入水印信息,且提取方提取水印后可以恢复原始差值并恢复出原始载体信息。差值扩展在每一对像素中嵌入一位水印信息,例如x,ν为两个相邻像素,其差值 h = χ-y,均值/ = LG +力/2」,通过扩展差值来嵌入水印信息b :h = 2Xh+b,嵌入信息后, 再通过逆变换计算出嵌入信息后的像素值乂 = / + 。可以看出,差值dx和dv 主要跟h有关,h越小,嵌入操作对图像的改变量越小。对于整个图像的所有嵌入操作来说, 如果h都比较小,那么嵌入操作对图像的改动就比较小,图像整体质量则较高。在选取像素对时,选取方向可以为0度、45度、90度和135度,不同的像素对选取方向,像素对的差值h 是不同的,嵌入后图像质量也就不同。 目前差值扩展类方法采用固定方向选取像素对或用密钥按随机方式选取像素对, 未讨论怎样选取像素对以获得较小的差值h,并获得较高的图像质量。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供,通过改进嵌入过程中像素配对方式,在嵌入容量相容的情况下,提高嵌入水印后图像质量。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案,包括对图像进行嵌入前预处理和嵌入过程两大部分;嵌入前预处理指计算图像平滑度;计算图像平滑度包括计算0度方向平滑度、45度方向平滑度、90度方向平滑度和135度方向平滑度,其中0度方向图像平滑度计算方法为(al)按行方向逐行扫描整个灰度图像,获得以为数组H。;(a2)对H。进行游程编码;(a3)统计不同码字的频数,获得频数数组& ;(a4)计算长码字所占比例,即为图像0度方向平滑度&。45度方向图像平滑度计算方法为(bl)按45度方向Z形扫描整个灰度图像,获得一维数组H45;(b2)对H45进行游程编码;(b3)统计不同码字的频数,获得频数数组f45 ;(b4)计算长码字所占比例,即为图像45度方向平滑度&5。90度方向图像平滑度计算方法为(cl)按列方向逐列扫描整个灰度图像,获得以为数组‘;(c2)对H9。进行游程编码;(c3)统计不同码字的频数,获得频数数组f9。;(c4)计算长码字所占比例,即为图像90度方向平滑度、。135度方向图像平滑度计算方法为(dl)按135度方向反向Z形扫描整个灰度图像,获得一维数组H135 ;(d2)对H135进行游程编码;(d3)统计不同码字的频数,获得频数数组f1:35 ;(d4)计算长码字所占比例,即为图像135度方向平滑度S:l35。在获得图像0度平滑度、45度平滑度、90度平滑度和135度平滑度之后,计算获得图像最大平滑度的方向。所述嵌入过程包括选取最优像素配对方向,附加信息处理和信息嵌入,其中选取最优像素配对方向方法为选取最优像素配对方向是根据图像最大平滑所在方向选取差值扩展嵌入方法中像素配对方向;具体的为比较图像0度方向平滑度,45度方向平滑度,90度方向平滑度和 135度方向平滑度,取图像最大的平滑度所在方向为最优像素配对方向。附加信息处理方法为附加信息处理指对于方向选择这部分附加信息的处理;具体的对最优像素配对方 向进行编码,获得方向信息Mod,占两bit信息,编码分别为00 0)度方向),01 (45度方向), 10(90度方向),11(135度方向)。将方向信息Mod加到原始信息头部,合并在一起作为全 部待嵌入信息。信息嵌入方法为信息嵌入即将包括附加信息和原始信息在内的全部信息的嵌入过程;具体的信息 嵌入方法为按照改进后的像素配对方式选取像素对后,再按原方法中的信息嵌入方法进行 嵌入;这是由于本专利技术针对的是多种需要选取像素对的差值扩展方法,不同的方法,其嵌入 过程是不同的,本专利技术只改进了选取像素配对方式,所以信息嵌入方法为按照改进后的像 素配对方式选取像素对后,再按原方法中的信息嵌入方法进行嵌入。最后通过改进嵌入过程中的像素配对方式,在相同嵌入容量下提高图像质量。进一步的,0度方向平滑度、45度方向平滑度、90度方向平滑度和135度方向平滑度计算公式为权利要求1. ,包括对图像进行嵌入前预处理和嵌入过程两大部分;其特征在于所述嵌入前预处理指计算图像平滑度,计算图像平滑度包括计算0度方向平滑度、45度方向平滑度、90度方向平滑度和135度方向平滑度,其中0度方向图像平滑度计算方法为(al)按行方向逐行扫描整个灰度图像,获得以为数组H0 ;(a2)对^进行游程编码;(a3)统计不同码字的频数,获得频数数组f。;(a4)计算长码字所占比例,即为图像0度方向平滑度& ;45度方向图像平滑度计算方法为(bl)按45度方向Z形扫描整个灰度图像,获得--维数组H45 ;(b2)对H45进行游程编码;(b3)统计不同码字的频数,获得频数数组f45 ;(B4)计算长码字所占比例,即为图像45度方向平滑度S15 ;90度方向图像平滑度计算方法为(cl)按列方向逐列扫描整个灰度图像,获得以为数组H9q ;(c2)对H9tl进行游程编码;(c3)统计不同码字的频数,获得频数数组f9();(c4)计算长码字所占比例,即为图像90度方向平滑度S90 ;135度方向图像平滑度计算方法为(dl)按135度方向反向Z形扫描整个灰度图像,获得一维数组I本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于提高嵌入水印后图像质量的差值扩展嵌入数字水印改进方法,包括对图像进行嵌入前预处理和嵌入过程两大部分;其特征在于:所述嵌入前预处理指计算图像平滑度,计算图像平滑度包括计算0度方向平滑度、45度方向平滑度、90度方向平滑度和135度方向平滑度,其中:0度方向图像平滑度计算方法为:(a1)按行方向逐行扫描整个灰度图像,获得以为数组H0;(a2)对H0进行游程编码;(a3)统计不同码字的频数,获得频数数组f0;(a4)计算长码字所占比例,即为图像0度方向平滑度S0;45度方向图像平滑度计算方法为:(b1)按45度方向Z形扫描整个灰度图像,获得一维数组H45;(b2)对H45进行游程编码;(b3)统计不同码字的频数,获得频数数组f45;(b4)计算长码字所占比例,即为图像45度方向平滑度S45;90度方向图像平滑度计算方法为:(c1)按列方向逐列扫描整个灰度图像,获得以为数组H90;(c2)对H90进行游程编码;(c3)统计不同码字的频数,获得频数数组f90;(c4)计算长码字所占比例,即为图像90度方向平滑度S90;135度方向图像平滑度计算方法为:(d1)按135度方向反向Z形扫描整个灰度图像,获得一维数组H135;(d2)对H135进行游程编码;(d3)统计不同码字的频数,获得频数数组f135;(d4)计算长码字所占比例,即为图像135度方向平滑度S135;在获得图像0度平滑度、45度平滑度、90度平滑度和135度平滑度之后,计算获得最大平滑度方向;所述嵌入过程包括选取最优像素配对方向,附加信息处理和信息嵌入,其中:选取最优像素配对方向方法为:选取最优像素配对方向是根据图像最大平滑度所在方向选取差值扩展嵌入方法中像素配对方向;具体的为比较图像0度方向平滑度,45度方向平滑度,90度方向平滑度和135度方向平滑度,取图像最大的平滑度所在方向为最优像素配对方向;附加信息处理方法为:附加信息处理指对于方向选择这部分附加信息的处理,包括方向信息编码和将方向信息加入原始信息;具体的对最优像素配对方向进行编码,获得方向信息Mod,占2bit信息,编码分别为00,对应0度方向,01,对应45度方向,10,对应90度方向,11,对应135度方向;将方向信息Mod同其它原方法中待嵌入信息合并在一起作为全部待嵌入信息;信息嵌入方法为:信息嵌入即为包括附加方向信息和原始信息在内的全部信息的嵌入过程;具体的信息嵌入方法为按照改进后的像素配对方式选取像素对后,再按原方法中的信息嵌入方法进行嵌入;最后通过改进嵌入过程中的像素配对方式,在相同嵌入容量下提高图像质量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:毛佳俊陈真勇范围熊璋
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:11

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