一种数字水印嵌入和提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种数字水印嵌入和提取方法及装置，该方法包括：将原始图像的一维像素值向量划分为三个分向量；将第三分向量中的像素值划分为若干像素值组，并计算各像素值组的预测值；根据包含像素值０的像素值组的预测值确定第一阈值和根据包含像素值２５５的像素值组的预测值确定第二阈值，分别嵌入第一分向量和第二分向量中；并根据待嵌入的水印信息、从第一分向量和第二分向量中替换出的二进制码，确定待嵌入二进制码；根据第一阈值、第二阈值和各像素值组的预测值，确定候选像素值组并计算其预测误差；根据待嵌入二进制码、预测误差和设定的预测误差阈值，对候选像素值组进行像素值调整。使得嵌入水印后的图像能够满足高保真应用环境的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，尤指一种用于数字图像权限管理的数字水印嵌入和提取方法及装置。
技术介绍
随着国际互联网(Internet)技术的发展，网页浏览器呈献给用户越来越多的图片、音乐和视频供用户使用和下载，由于其资源廉价且使用方便，不需要仓储和库存，交易几乎可以在瞬间完成，快捷便利。因此，Internet逐渐发展为一个优秀、庞大的数字媒体发行系统。互联网络加速了数字媒体的传播，方便了用户使用数字媒体文件，但由于网络上资源的权限保护相对薄弱，侵权行为(例如：媒体文件的非法复制、盗版、随意篡改等)变得日益猖獗。这给媒体内容所有者带来了很多困扰和麻烦，尤其是电影制片厂和音乐录制棚等数字媒体文件的版权所有者开始高度关注并采取各种措施对版权进行保护，以保护自身的合法权益。在图像中嵌入数字水印作为版权保护的一种新技术，越来越多的受到用户的关注。目前，数字水印虽然也有一些商业应用。但由于其技术发展还不够成熟、完善，使用数字水印会造成图像失真的程度比较大，而限制了其大规模应用。尤其是一些对图像保真要求比较高的应用环境中，比如：医学图像，军事图像等，嵌入数字水印带来的失真可能会误导医生或者部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字水印嵌入方法，其特征在于，包括：将待嵌入水印的原始图像的一维像素值向量划分为三个分向量：包含设定数量的像素值的第一分向量和第二分向量、及包含剩余像素值的第三分向量；根据设定的水印模板将划分出的第三分向量中的像素值划分为若干像素值组，并计算所述像素值组的预测值；以及根据包含像素值０的所述像素值组的预测值确定第一阈值和根据包含像素值２５５的所述像素值组的预测值确定第二阈值；将第一阈值和第二阈值采用替换的方式分别嵌入划分出的第一分向量和第二分向量中；并根据待嵌入的水印信息以及从第一分向量和第二分向量中替换出的二进制码，确定待嵌入二进制码；根据所述第一阈值、第二阈值和各所述像素值组的预测值，确...

【技术特征摘要】
1.一种数字水印嵌入方法，其特征在于，包括：将待嵌入水印的原始图像的一维像素值向量划分为三个分向量：包含设定数量的像素值的第一分向量和第二分向量、及包含剩余像素值的第三分向量；根据设定的水印模板将划分出的第三分向量中的像素值划分为若干像素值组，并计算所述像素值组的预测值；以及根据包含像素值0的所述像素值组的预测值确定第一阈值和根据包含像素值255的所述像素值组的预测值确定第二阈值；将第一阈值和第二阈值采用替换的方式分别嵌入划分出的第一分向量和第二分向量中；并根据待嵌入的水印信息以及从第一分向量和第二分向量中替换出的二进制码，确定待嵌入二进制码；根据所述第一阈值、第二阈值和各所述像素值组的预测值，确定候选像素值组，并计算各所述候选像素值组的预测误差；根据所述待嵌入二进制码、所述预测误差和设定的预测误差阈值，对所述候选像素值组进行像素值调整。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将待嵌入水印的原始图像的一维像素值向量划分为三个分向量，具体包括：对所述原始图像进行往复式扫描，得到由其包含的所有像素点的像素值组成的一维像素值向量；依次获取该一维像素值向量的前m个像素值和接下来的m个像素值，组成第一分向量和第二分向量，剩余的像素值组成第三分向量；其中，所述m根据所述水印模板、第一阈值和第二阈值的二进制码的位数确定。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据设定的水印模板将划分出的第三分向量中的像素值划分为若干像素值组，具体包括：根据设定的水印模板确定每个像素值组中包含的像素值的数量；根据确定出的所述数量，将所述第三分向量中的像素值按顺序分为若干像素值组。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述像素值组的预测值，具体包括：根据所述水印模板和各像素值组中包含的像素值的数量，确定一个使得嵌入水印前后预测值能够保持不变的预测值计算公式，使用确定出的公式计算各像素值组的预测值。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一阈值为包含像素值0的所述像素值组的预测值的最大值；所述第二阈值为包含像素值255的所述像素值组的预测值的最小值。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将第一阈值和第二阈值的分别嵌入划分出的第一分向量和第二分向量中，具体包括：将确定出的第一阈值的t倍所对应的二进制码依次替换到所述第一分向量的各像素值的最低有效位LSB中；以及将确定出的第二阈值的t倍所对应的二进制码依次替换到所述第二分向量的各像素值的最低有效位LSB中；所述t根据所述水印模板确定。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定候选像素值组，具体包括：选取预测值大于所述第一阈值且小于所述第二阈值的所述像素值组，组成所述候选像素值组。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算各所述候选像素值组的预测误差，具体包括：根据设定的水印模板确定计算所述预测误差时所需要的像素值组中的参照像素点，将所述参照像素点的像素值减去该像素值组的预测值得到的差值作为所述预测误差。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待嵌入二进制码、所述预测误差和设定的预测误差阈值，对所述候选像素值组进行像素值调整；具体包括：依次将每个所述候选像素值组的预测误差绝对值与所述预测误差阈值N进行比较；若所述候选像素值组的预测误差绝对值小于N-1，则确定该像素值组中不嵌入所述待嵌入的二进制码，且不对该像素值组中的像素值进行调整；若所述候选像素值组的预测误差绝对值大于等于N-1且小于N，则确定该像素值组中嵌入所述待嵌入的二进制码；且根据需嵌入的二进制码的值和所述预测误差，确定不对该像素值组中的像素值进行调整，或对该像素值组进行加上或减去所述水印模板的调整；若所述候选像素值组的预测误差绝对值大于等于N，则确定该像素值组中不嵌入所述待嵌入的二进制码，且根据所述预测误差，对该像素值组进行加上或减去所述水印模板的调整。10.如权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，所述待嵌入二进制码中依次包括：从第一分向量中替换出的二进制码、第二分向量中替换出的二进制码以及所述水印信息转化得到的二进制码。11.一种数字水印嵌入装置，其特征在于，包括：向量划分模块，用于将待嵌入水印的原始图像的一维像素值向量划分为三个分向量：包含设定数量的像素值的第一分向量和第二分向量、及包含剩余像素值的第三分向量；预测计算模块，用于根据设定的水印模板将划分出的第三分向量中的像素值划分为若干像素值组，并计算所述像素值组的预测值；以及根据包含像素值0的所述像素值组的预测值确定第一阈值和根据包含像素值255的所述像素值组的预测值确定第二阈值；替换模块，用于将第一阈值和第二阈值采用替换的方式分别嵌入划分出的第一分向量和第二分向量中；并根据待嵌入的水印信息以及从第一分向量和第二分向量中替换出的二进制码，确定待嵌入二进制码；误差计算模块，用于根据所述第一阈值、第二阈值和各所述像素值组的预测值，确定候选像素值组，并计算各所述候选像素值组的预测误差；嵌入模块，用于根据所述待嵌入二进制码、所述预测误差和设定的预测误差阈值，对所述候选像素值组进行像素值调整。12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述向量划分模块，具体包括：向量组成单元，用于对所述原始图像进行往复式扫描，得到由其包含的所有像素点的像素值组成的一维像素值向量；划分单元，用于依次获取该一维像素值向量的前m个像素值和接下来的m个像素值，组成第一分向量和第二分向量，剩余的像素值组成第三分向量；其中，所述m根据所述水印模板、第一阈值和第二阈值的二进制码的位数确定。13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述预测计算模块，具体包括：数量确定单元，用于根据设定的水印模板确定每个像素值组中包含的像素值的数量；分组单元，用于根据所述数量确定单元确定出的所述数量，将所述第三分向量中的像素值按顺序分为若干像素值组；预测计算单元，用于根据所述水印模板和各像素值组中包含的像素值的数量，确定一个使得嵌入水印前后预测值能够保持不变的预测值计算公式，使用确定出的公式计算各像素值组的预测值；阈值确定单元，用于确定包含像素值0的像素值组的预测值的最大值作为第一阈值，以及确定包含像素值255的像素值组的预测值的最小值作为第二阈值。14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述替换模块，具体包括：阈值嵌入单元，用于将确定出的第一阈值的t倍所对应的二进制码依次替换到所述第一分向量的各像素值的最低有效位LSB中；以及将确定出的第二阈值的t倍所对应的二进制码依次替换到所述第二分向量的各像素值的最低有效位LSB中；其中，t根据设定的水印模板确定；信息确定单元，用于从第一分向量中替换出的二进制码、第二分向量中替换出的二进制码以及所述待嵌入的水印信息转化得到的二进制码，确定出所述待嵌入二进制码。15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述误差计算模块，具体包括：选取确定单元，用于选取预测值大于所述第一阈值且小于所述第二阈值的所述像素值组，组成所述候选像素值组；误差计算单元，用于根据设定的水印模板确定计算所述预测误差时所需要的像素值组中的参照像素点，将所述参照像素点的像素值减去该像素值组的预测值得到的差值作为所述预测误差。16.如权利要求11-15任一所述的装置，其特征在于，所述嵌入模块，具体包括：比较单元，用于依次将每个所述候选像素值组的预测误差绝对值与所述预测误差阈值N进行比较；调整执行单元，用于若所述候选像素值组的预测误差绝对值小于N-1，则确定该像素值组中不嵌入所述待嵌入的二进制码，且不对该像素值组中的像素值进行调整；若所述候选像素值组的预测误差绝对值大于等于N-1且小于N，则确定该像素值组中嵌入所述待嵌入的二进制码，且根据需嵌入的二进制码的值和所述预测误差，确定不对该像素值组中的像素值进行调整，或对该像素值组进行加上或减去所述水印模板的调整；若所述候选像素值组的预测误差绝对值大于等于N，则确定该像素值组中不嵌入所述待嵌入的二进制码，且根据所述预测误差，对该像素值组进行加上或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祥，郭宗明，李晓龙，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]