一种迭代自适应可逆水印嵌入和提取方法技术

本发明专利技术提供一种迭代自适应可逆水印嵌入和提取方法，嵌入方法首先根据负载数据大小以及整数矢量对峰值信噪比的影响，采用迭代自适应方法选择调整平移量以达到水印嵌入容量和嵌入载体视觉质量平衡；然后结合邻近像素值相近原则给出了完备位置图生成策略以提高位置图压缩性能；最后采用分层有序嵌入策略将负载数据依次嵌入到最低、次低和第3低有效位以避免容量足够却无法嵌入的情况。同传统均值调整整数变换可逆水印相比，所提方法无需预先设定阈值，但依然能保持大的嵌入容量，嵌入水印后掩体视觉质量更优，位置图生成策略性能优于传统均值调整整数变换可逆水印方法且压缩后位置图更小从而间接提高了嵌入容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于图像信息安全和数字图像信号处理交叉领域，涉及一种可逆水印嵌入 和提取方法，具体涉及。
技术介绍
可逆水印是指水印提取后，嵌入载体可完整恢复的一类特殊水印。相对于传统水 印，可逆水印对嵌入载体无损恢复有着严格的要求，一般用于重要图像的无失真保护，在军 事图像、医学图像和遥感图像上有着重要的应用价值。 Tian等提出的差值扩展可逆水印方法是图像可逆水印方法的典型方法，该方 法将邻近像素对进行Haar整数小波变换，将变换后的差值进行扩展以实现水印嵌入，其 理论嵌入容量上限是〇· 5bpp，即2个像素最多能嵌入1比特（TIAN J. Reversible data embedding using a difference expansion. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2003, 13(8) :890-896)。Alattar 将 Tian 等的差值扩 展推广至多个像素，使理论嵌入容量达到lbpp，但该方法在提高嵌入容量的同时也降低了 嵌入水印后载体视觉质量（ALATTAR A M. Reversible watermark using the difference expansion of a generalized integer transform· IEEE Transactions on Image Pro cessing, 2004, 13 (8) : 1147-1156)。Thodi等使用预测差值代替像素间差值来对差值扩展水 印方法进行改进，在提高嵌入容量同时也有较好的嵌入视觉质量，但其理论嵌入容量依然 只有lbpp，同时由于位置图等附加信息的嵌入，导致所提供的实际嵌入容量达不到理论上 限（TH0DI D M，RODRIGUEZ J J. Prediction-error based reversible watermarking// Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing. Singapore: IEEE, 2004:1549-1552)。胡永健等利用差值直方图中的零点降低对像素值的 修改量，并使用与阈值相关的位置图生成策略对其进行改进，这类方法与原方法相比，位置 图数据较小且嵌入水印后的载体视觉质量得到进一步提高（HU Y，LEE H K，LI J.DE-based reversible data hiding with Improved overflow location map. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2009, 19 (2): 250-260)。Chang 等根据 邻近像素差值和与阈值的关系来确定是否对预测差值扩展并省略了位置图以进一步提高 嵌入容量（CHANG C C, HUANG Y H, TSAI H Y, QIN C. Prediction-based reversible data hiding using the difference of neighboring pixels . International Journal of Electronics and Communications, 2012, 66(9):758-766) 〇 Ni等提出的基于直方图位移的可逆水印方法是不同于差值扩展的另一类可 逆水印方法，该方法根据图像直方图中的峰值和零值，对峰值像素进行平移以嵌入数 据，有着较好的嵌入视觉质量，但由于图像直方图中峰值和零值相对较少，因而嵌入 容量低且不适用于直方图各阶灰度分布均衡的图像（NI Z C，SHI Y Q，ANSARI N，SU ff. Reversible data hiding. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2006, 16(3):354-362)。Tai 等（TAI W L，YEH C M，CHANG C C. Reversible data hiding based on histogram modification of pixel differences. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2009, 19(6):906-910.) 和 Zeng 等（ZENG XT, LI Z, PING LD. Reversible data hiding scheme using reference pixel and multi-layer embedding. International Journal of Electronics and Com munications, 2011，66(7) :532-539.)将直方图平移可逆水印方法拓展为像素差值直方图， 由于自然图像邻近像素差异性小，使得差值直方图中峰值和零值增加，提高了嵌入容量，但 所提供的嵌入容量依然十分有限。 最近，邱应强等采用均值调整整数变换将整数矢量所有元素的低位比特位调整成 一致，可产生大量冗余空间，在此基础上构造了大容量非盲可逆整数水印，使得载体图像能 够提供大于Ibpp的嵌入容量（邱应强.一种大嵌入容量的可逆数据隐藏方法.计算 机应用研宄.2014, 31 (3) :850-852)。邱应强等又将该整数变换推广为一般，完善其嵌入 策略使得所提策略能进行盲检测（邱应强.整数变换实现大容量图像无损信息隐藏. 中国图象图形学报，2014, 19(1) :28-35)。此后，邱应强等又提出了根据预先设定的阈值 选择不同的均值调整整数变换参数，在提供大嵌入容量的同时保证嵌入水印后的载体视 觉质量（邱应强，余轮.基于整数变换的自适应图像可逆水印方法.电子与信息学 报，2014, 36(6) :1278-1284)。 邱应强等给出的均值调整整数变换（邱应强，余轮.基于整数变换的自适应图像 可逆水印方法.电子与信息学报，2014, 36 (6) : 1278-1284)，将其称为现有均值调整整 数变换可逆水印方法，其主体思路由n维整数矢量V = (Vi，v2,. . .，Vn)的均值?7来对v按 式⑴进行调整，记对应的变换为VP=Fp(v)，vP=(vf,v 2P,...,vf)为变换后的矢量。 . 」【主权项】1. 一种迭代自适应可逆水印嵌入方法，其特征在于包括以下步骤： 第1步：对分辨率为NXM的载体图像I进行II1Xm1不重叠分块，要求η # {1，2,… ，Ν-1}且Hi1 e {1，2,…，Μ-1}，将每个不重叠分块转换为矢量，并构造矢量集合S = {s i，S2，… ^^??，8」，心=[#/5」><[_从/?1」，进而根据辅助信息数据0的大小和负载数据0的 大小确定矢量Si调整平移量Pi,生成位置图压缩数据τ和辅助信息数据p，将p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种迭代自适应可逆水印嵌入方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：对分辨率为N×M的载体图像I进行n1×m1不重叠分块，要求n1∈{1,2,…,N‑1}且m1∈{1,2,…,M‑1}，将每个不重叠分块转换为矢量，并构造矢量集合S＝{s1,s2,…,si,…,sVs}，进而根据辅助信息数据ρ的大小和负载数据β的大小确定矢量si调整平移量Pi，生成位置图压缩数据τ和辅助信息数据ρ，将ρ和τ进行串联构成附加数据α＝ρ||τ，若自适应调整平移量选择方法失败，表明无法提供足够的嵌入容量，失败终止；第2步：对于每个整数矢量si，经过均值调整整数变换得到矢量均值调整整数变换可将低Pi位比特位调整为一致，因此对于仅需记录1次低Pi位比特位，而其它总共(n‑1)Pi位比特位可用于水印嵌入，其中保留低Pi位比特位元素为记录元素，而其它元素称为冗余元素；第3步：初始最低有效位缓冲空间ζ为空，使用附加数据α中的数据替换矢量中冗余元素的最低有效位，若被替换冗余元素所在矢量的调整平移量Pi＝0，则将被替换的最低有效位加入最低有效位缓冲空间ζ，将负载数据β和最低有效位缓冲空间ζ串联作为串联数据κ＝β||ζ；第4步：使用κ中数据替换所有平移量Pi≥1的矢量冗余元素的最低有效位，但不包括已经被使用过最低有效位；第5步：使用κ中剩余数据替换所有Pi≥2的矢量中冗余元素的次低有效位，再替换所有Pi＝3矢量冗余元素的第3低有效位；第6步：将每个矢量还原为n1×m1的图像块，并按照si生成时的顺序重组所有图像块得到嵌入水印后的图像I′。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邵利平，陈文鑫，师军，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61