二值文本图像中数字水印的嵌入和提取的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种二值文本图像中数字水印的嵌入方法和装置，该方法包括：将二值文本图像的部分或全部划分为嵌入部分和调整部分，计算所述嵌入部分和调整部分每个集合所包含的黑色像素点个数的平均值，根据所述平均值和嵌入部分每个集合所包含的黑色像素点的个数计算颜色改变参数，根据所述颜色改变参数改变嵌入部分和调整部分每个集合所包含的黑色像素点的个数，实现水印的嵌入。本发明专利技术还公开了一种二值文本图像中提取水印的方法和装置。嵌入水印后的图像的视觉效果良好，较好抵抗打印复印（特别是缩小复印）和扫描攻击，水印提取时不需原始图像参与。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息隐藏和数字水印
，尤其涉及一种二值文本图像中 数字水印的嵌入和提取的方法及装置。
技术介绍
信息隐藏是信息安全领域的一个新的研究热点，信息隐藏为在开放的网络 环境下进行涉密的数据通信、数字产品的知识产权保护、重要文件和数字签名 的真实性鉴别以及机密文件泄密后的消息源头追踪提供了可靠的信息安全保 障。数字水印和图像隐写是信息隐藏技术的两大分支。数字水印技术从上世纪九十年代初诞生以后，近十几年的时间得到了长足 和迅猛的发展。关于灰度图像、音频和视频水印技术的研究方兴未艾并取得了 很好的成果，研究人员提出了很多针对不同载体不同目的的有效算法。但是关 于二值图像，尤其是二值文本图像的数字水印技术的研究还刚刚起步，特别是 涉及二值文本图像在被打印(以及打印后的若干次复印)后以纸介质形式进行 传播的消息源头追踪、版权保护的研究还处于空白。另外，随着数字化技术的印复印和扫描已成为目前文本文件进行复制和传播的普遍方式。通常，将电子 格式的文本文件进行打印时，首先通过打印控制器将文本文件转化成二值黑白图像然后以点阵的形式输入到打印机内；另外，将纸介质的文本文件通过扫描 仪扫描到计算机内转换成电子格式也是以二值图像的方式存在的。因此设计并 实现用于二值图像(特别是二值文本图像)的能够抵抗打印复印和扫描攻击的 数字水印技术是必要也是重要的。目前关于这一方向的研究，主要成果包括，基于底紋的技术和基于文字特征的技术。现有技术一基于底紋的二值文本图像的信息隐藏方法； 用几种不同的点阵模式分别代表不同的水印信息，然后以适当的方式将水 印信息以点阵的形式平铺在整个二值文本图像上。这种方法的优点是隐藏信息 容量大并可以抵抗若干次复印，缺点是浪费油墨从而成本较高并且视觉效果不 美观，在某些情况下还可能影响文件的阅读，并且该技术不能抵抗缩小复印。 现有技术二基于文字特征的二值文本图像的信息隐藏方法； 通过修改某些文字的几何特征，例如可以是笔画的位置，达到可以识别的 两种模式(比如说上移某个笔画代表1，下移某个笔画代表0)从而实现水印 嵌入。和基于底紋的技术相比较，使用基于文字特征的技术嵌入水印后的二值 文本图像看上去要整洁的多，但是嵌入的水印信息量小而且对于某些改动后的 文字由于其整体框架产生了变化，造成其视觉效果不好。这种方法在实现时需 要从不同字体的字库中选出一些常用的字符进行手动修改以得到代表不同水 印信息的变体文字，工作量相当的巨大。并且这种方法在本质上不是一种盲的 水印算法。另外，该算法在水印提取时需要进行光学字符识另'K Optical Character Recognition, OCR),但目前的OCR技术并不能保证百分百的识别率，所以这 也影响了最后水印的提取效率。通过对以上方法的研究发现，现有的用于二值文本图像的数字水印嵌入方 法都不能同时满足下述的要求(1) 可以抵抗打印复印(特别是缩小复印)和扫描攻击；(2) 能够使嵌入水印的图像保持良好的视觉效果； (3 )水印检测时做到盲提取。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种二值文本图像中数字水印的嵌入、提取方法和装 置，用以解决现有技术中用于二值文本图像的数字水印嵌入方法不能同时满足抵抗打印复印(特别是缩小复印)和扫描攻击、保持良好的视觉效果和水印提 取时做到盲提取的问题。本专利技术实施例提供了 一种二值文本图像中数字水印的嵌入方法，该方法包括将二值文本图像的部分或全部划分为嵌入部分和调整部分，每个部分包括多个集合；计算所述嵌入部分和调整部分每个集合所包含的黑色像素点个数的平均值；根据待嵌入的每个水印信号奇偶性的不同，依据所述平均值和嵌入部分每 个集合所包含的黑色像素点的个数计算颜色改变参数。根据所述颜色改变参数改变嵌入部分和调整部分每个集合所含的黑色像 素点的个数，实现水印的嵌入。本专利技术实施例提供了 一种二值文本图像中数字水印的提取方法，该方法包括根据保存的划分信息，将嵌入水印后的二值文本图像的全部或部分划分为 嵌入部分和调整部分，每个部分包括多个集合；计算所述嵌入部分和调整部分每个集合所包含的黑色像素点个数的平均值；依据保存的量化步长，根据所述平均值和嵌入部分每个集合所包含的黑色 像素点的个数，从嵌入部分每个集合中提取水印信号。本专利技术实施例提供了一种实现数字水印嵌入的装置，该装置包括划分单元，用于将二值文本图像全部或者部分划分为嵌入部分和调整部 分，每个部分包括多个集合；第一计算单元，用于计算所述嵌入部分和调整部分每个集合所包含的黑色像素点个数的平均值；量化单元，依据嵌入的水印信号的奇偶性，根据所述平均值与嵌入部分每个集合所包含的黑色像素点个数，得到颜色改变参数；嵌入单元，根据所述颜色改变参数，改变所述嵌入部分和调整部分中若干 个像素点的颜色，实现水印嵌入。本专利技术实施例提供了 一种数字水印的提取装置，该装置包括划分单元，用于按照保存的划分信息，将嵌入水印信号的二值文本图像的 全部或者部分划分为嵌入部分和调整部分，每个部分包括多个集合；第一计算单元，用于计算所述嵌入部分和调整部分中每个集合所包含的黑色像素点个数的平均值；提取单元，用于依据保存的量化步长，根据所述平均值和嵌入部分每个集 合所包含的黑色像素点的个数，从所述嵌入部分每个集合中提取水印信号。在本专利技术实施例中采用将二值文本图像进行划分，分别计算每划分部分颜 色改变情况，并且整个的二值文本图像在颜色改变前后包括的黑色和白色像素 点的个数不变，因此本专利技术实施例可以成功实现数字水印在二值文本图像中的 嵌入和提取，嵌入水印后的图像的视觉效果良好，并且能够4氐抗打印复印，特 别是缩小复印，和扫描攻击，另外水印提取时不需要原始图像参与。附图说明图1A为本专利技术实施例中在二值文本图像中嵌入水印的流程图；图1B为本专利技术实施例中在二值文本图像中提取水印的流程图；图2为本专利技术实施例一中的二值文本图像；图3为本专利技术实施例一中的集合划分结果示意图；图4为本专利技术实施例一中嵌入水印信息后的图像；图5A为本专利技术实施例一中对未嵌入水印信息的二值文本图像的局部放大；图5B为本专利技术实施例一中对嵌入水印信息的二值文本图像的局部放大； 图6为本专利技术实施例一中对嵌入水印信息的图像打印后通过扫描得到的灰图7为本专利技术实施例一中对图6通过二值化得到的二值图像； 图8为本专利技术实施例一中对嵌入水印信息的图^f象的复印件进行扫描和二值 化得到的图像；图9为本专利技术实施例一中对嵌入水印信息的图像的缩小复印件进行扫描和 二值化得到的图像，其中放缩比例为86%;图10为本专利技术实施例一中对嵌入水印信息的图像的缩小复印件进行扫描 和二值化得到的图像，其中放缩比例为60%;图11为本专利技术实施例二中的二值文本图像；图12为本专利技术实施例二中嵌入水印信息后的图像；图13为本专利技术实施例二中对嵌入水印信息的图像的打印件通过扫描和二 值化得到的二值图像；图14为本专利技术实施例二中对嵌入水印信息的图像的复印件进行扫描和二 值化得到的图像；图15为本专利技术实施例二中对嵌入水印信息的图像的缩小复印件进行扫描 和二值化得到的图像，其中放缩比例为86%;图16为本专利技术实施例二中对嵌入水印信息的图像的缩小复印件进行扫描 和二值化得到的图像，其中放缩比例为60%;图17A为本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二值文本图像中数字水印的嵌入方法，其特征在于，包括：将二值文本图像的部分或全部划分为嵌入部分和调整部分，每个部分包括多个集合；计算所述嵌入部分和调整部分每个集合所包含的黑色像素点个数的平均值；根据待嵌入的每个水印信号奇偶性的不同，依据所述平均值和嵌入部分每个集合所包含的黑色像素点的个数计算颜色改变参数；根据所述颜色改变参数改变嵌入部分和调整部分每个集合所包含的黑色像素点的个数，实现水印的嵌入。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，亓文法，程道放，杨斌，
申请(专利权)人：北京大学，北大方正集团有限公司，北京北大方正电子有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]