本发明专利技术公开了一种大容量可逆水印嵌入方法，主要包括：计算图像中所有像素点的像素预测值的预测误差；根据预测误差构造统计直方图，根据统计直方图将图像中的像素点划分为嵌入水印数据的可嵌入点集合以及平移的可移动点集合；对确定出的预测误差低于设定门限值的像素点进行水印数据嵌入处理，在嵌入时，根据图像的纹理复杂度在单个像素点中自适应地嵌入一比特或多比特水印信息，使得单遍嵌入率可以达到2BPP（bitsperpixel）以上，有效的提高了嵌入容量。此外，即使在单个像素点嵌入多比特水印信息，所使用的预测误差仍为原始预测误差，从而有效的降低了嵌入失真，也就是说在有效提高嵌入容量的同时仍可保持较高的图像质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种数字多媒体的可逆水印
，尤其涉及一种大容量可逆的水印嵌入、提取方法及其实现系统。
技术介绍
近年来，随着数字化技术和网络的飞速发展，图像、视频等数字多媒体都能以数字形式获得，对其拷贝和复制非常容易，多媒体数字作品被侵权者非法利用的事例层出不穷。这种情况下，多媒体数字作品的版权保护不仅仅是一个立法的问题，也是一个技术的问题，如何对多媒体数字作品进行安全有效的版权保护成为目前亟需解决的一个问题。传统加密方法对多媒体内容的保护和完整性认证具有一定的局限性。这样，数字版权管理(DigitalRights Management, DRM)和数字水印技术作为加密技术的补充，在多媒体信息的版权保护 与完整性认证方面得到了迅猛的发展。其中，数字水印技术通过在载体数据(例如图像、视频、音频等)中嵌入能证明作者所有权或产品版权的信息来解决版权保护问题。相对于DRM来说，其优点在于成本低，不需要额外的服务器支持。目前，数字水印技术作为信息安全技术研究领域中的一个热点方向得到了广泛的研究。然而数字水印的嵌入通常会引起原始数据发生不可恢复的变形，虽然这种变形通常很小，但对医学图像或者在某些军事应用上有很高战略意义的重要图像，这些变形是不可接受的。传统的数字水印方法无法解决这个问题，而新兴的可逆数字水印方法正是解决该问题的最好途径。可逆数字水印处理技术的主要思想是，在原始宿主信息中嵌入数据或加入水印，得到嵌入有用信息的宿主信息。在解码端，用户不但可以从嵌入数据或加入水印的宿主信号中无失真地提取所嵌入的有用信息，而且还可以无失真地恢复出原始宿主信号。现有可逆水印方案可以分为基于整数变换和基于直方图平移两种，由于基于直方图平移的可逆水印技术具有较好的容量控制能力，因此，这种技术得到了广泛的应用。传统的基于直方图平移的可逆水印嵌入过程，主要包括如下步骤 Step-I :计算图像中所有像素点的像素预测值的预测误差； Step-2 :根据预测误差构造统计直方图，根据统计直方图将图像中的像素点划分为嵌入水印数据的可嵌入点集合以及平移的可移动点集合。Step-3 :对可嵌入点集合中的所有像素点执行水印嵌入处理，对可移动点集合中的所有像素点执行平移处理。传统的基于直方图平移的可逆水印算法的单遍嵌入过程在每个像素点中至多只能嵌一比特水印信息，为了达到更高的嵌入量必须使用多遍嵌入。但在第二遍以及其后的嵌入过程中，所计算预测误差将受到嵌入的水印信息影响，极大的降低了嵌入效率。
技术实现思路
鉴于上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提出一种大容量可逆水印的嵌入和提取方法及其实现系统，解决在单个像素中自适应地嵌入一比特或多比特水印信息的问题，以提高数字多媒体作品的版权管理能力。本专利技术的上述第一个目的，将通过以下技术方案得以实现一种大容量可逆水印的嵌入和提取方法，其特征在于，包括在多媒体数字作品的宿主图像中嵌入水印和在嵌有水印的多媒体数字作品中恢复和提取还原宿主图像两部分，其中所述嵌入水印方法包括步骤S1 :采用GAP算子根据像素的局部纹理信息自适应地计算宿主图像中所有像素点的像素预测值的预测误差成I,J)=Kk/)-ZUj),根据预测误差构造预测误差统计直方图；S2:构建位置地图M，假设其长度为对所有像素点分成三部分Z1,Z3。其中，A中包含 个可嵌入点，4包含最后的 个像素点，其它的像素点为4，通过替换把位置地图嵌入到 厶中，记录原始LSS序列力“ ；S3 :根据步骤S4把i和水印信息嵌入到Z1中。如果在一个像素值中可嵌入K比特，那么只在最后一比特嵌入￡,剩余的K-1比特嵌入水印信息；S4 :对A、Z2中的每一个像素点，计算其前向方差的值,在给定像素值最大修 (3T T <9改量τ时，根据T=计算像素选择门限值，当η时保持 了醫W >yτ EMs_F>l像素点的值不变，否则对该像素点执行S5;S5 :计算预测误差的平均值P和嵌入的水印f￡■ = ( (j — I, Λ + (i, / — I} -hdii — I i — I) + cf ( — I, J +1)) /4信息比特数， ! (τ +.'，如果该像素点的预测误差成 )Ε[-Γ,Γ)，则对其进行水印嵌入操作，此时dw(hj) = d(j,j)x2x+b，如果该像素点的预测误差OfXis J) €(-ω，-Γ)υ[Γ，+ω)，则对其进行平移操作，此时J^,j)+(2M-1)TSa (i fj)=i； 所述恢复和提取方法包括步骤S6 :通过读取最后的个像素点提取位置地图M。根据位置地图，确定嵌入端被修改过的可嵌入点；S7 :在所有的可嵌入像素中，确定嵌入了水印信息的像素点，根据步骤S8和S9提取出水印信息，读取这些水印信息的LSB提取出序列u把序列￡中相应值的原始LSB的最后 个像素点替换回去；S8 :采用GAP算子根据像素的局部纹理信息自适应地计算宿主图像中所有像素点的像素预测值的预测误^d(i,J) = l(.iHf) ；S9 :对每一个像素点，计算其前向方差的值,在给定像\3T T <9素值最大修改量时，根据Γ = j^ 19计算像素选择门限值T ,当Dis—FIT时保持像素点的值不变，否则对该像素点执行SlO ；S10 :计算预测误差的平均值E和嵌入的水印信息比特数…+riui，根据公式 一丄。《=2 I mffic * \ L /J权利要求1.一种大容量可逆水印的嵌入和提取方法，其特征在于，包括在多媒体数字作品的宿主图像中嵌入水印和在嵌有水印的多媒体数字作品中恢复和提取还原宿主图像两部分，其中所述嵌入水印方法包括步骤 51:采用GAP算子根据像素的局部纹理信息自适应地计算宿主图像中所有像素点的像素预测值的预测误差 ,根据预测误差构造预测误差统计直方图； 52:构建位置地图M，定义长度为对所有像素点分成h、h、h三部分，其中h中包含 个可嵌入点，A包含最后的〃个像素点，剩余像素点为A ,通过￡怨替换把位置地图M嵌入到h中，记录原始LSB序列为L ； 53:根据步骤S4把￡和水印信息嵌入到J1中，对于具有比特容量的一个像素值，在最后I比特嵌入I ,剩余的比特嵌入水印信息； S4:对J1、Z2中的每一个像素点，计算其前向方差的值在给定像素值最大修改 量T时，根据T=Uax—。计算像素选择门限值，当2.根据权利要求I所述的一种大容量可逆水印的嵌入和提取方法，其特征在于所述根据给定像素值最大修改量划分原始像素的方法基于宿主图像在嵌入和提取过程中保持不变的如向方差P，计算任一像素点如向方差和预测误差的平均值 S= (d(i-\,f) + d(i,j-T)+d(i-\,j-T) + d(i -I, j+ 1))/4 ;并根据平均值计算该任一像素点嵌入的水印比特位《=log2(r繼/( +!)) +1。3.一种大容量可逆水印的嵌入和提取的实现系统，其特征在于包括在多媒体数字作品的宿主图像中嵌入水印的嵌入单元和在嵌有水印的多媒体数字作品中恢复和提取还原宿主图像的恢复提取单元，其中所述嵌入单元包括 像素预测误差计算模块，用于采用GAP算子根据像素的局部纹理信息自适应地计算宿主图像中所有像素点的像素预测值的预测误差成i,J本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大容量可逆水印的嵌入和提取方法，其特征在于，包括在多媒体数字作品的宿主图像中嵌入水印和在嵌有水印的多媒体数字作品中恢复和提取还原宿主图像两部分，其中所述嵌入水印方法包括步骤：S1：采用GAP算子根据像素的局部纹理信息自适应地计算宿主图像中所有像素点的像素预测值的预测误差？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？，根据预测误差构造预测误差统计直方图；S2：构建位置地图M，定义长度为，对所有像素点分成、、三部分，其中中包含个可嵌入点，包含最后的个像素点，剩余像素点为，通过替换把位置地图M嵌入到中，记录原始序列为；S3：根据步骤S4把和水印信息嵌入到中，对于具有比特容量的一个像素值，在最后1比特嵌入，剩余的比特嵌入水印信息；S4：对、中的每一个像素点，计算其前向方差的值，在给定像素值最大修改量时，根据计算像素选择门限值，当时保持像素点的值不变，否则对该像素点执行S5；S5：计算预测误差的平均值和嵌入的水印信息比特数，，当该像素点的预测误差,则对其进行水印嵌入操作，此时，当该像素点的预测误差，则对其进行平移操作，此时；所述恢复和提取方法包括步骤：S6：通过读取最后的个像素点提取位置地图，根据位置地图，确定嵌入端被修改过的可嵌入点；S7：在所有的可嵌入像素中，确定嵌入了水印信息的像素点，根据步骤S8和S9提取出水印信息，读取这些水印信息的LSB提取出序列，把序列中相应值的原始LSB的最后个像素点替换回去；S8：采用GAP算子根据像素的局部纹理信息自适应地计算宿主图像中所有像素点的像素预测值的预测误差；S9：对每一个像素点，计算其前向方差的值，在给定像素值最大修改量时，根据计算像素选择门限值，当时保持像素点的值不变，否则对该像素点执行S10；S10：计算预测误差的平均值和嵌入的水印信息比特数，,根据公式恢复出该像素点的原始值。201210197557X100001dest_path_image002.jpg,201210197557X100001dest_path_image004.jpg,201210197557X100001dest_path_image006.jpg,201210197557X100001dest_path_image008.jpg,201210197557X100001dest_path_image010.jpg,683422dest_path_image006.jpg,600563dest_path_image004.jpg,193349dest_path_image010.jpg,650875dest_path_image004.jpg,465248dest_path_image008.jpg,201210197557X100001dest_path_image012.jpg,160147dest_path_image010.jpg,427180dest_path_image012.jpg,201210197557X100001dest_path_image014.jpg,501446dest_path_image014.jpg,170325dest_path_image006.jpg,201210197557X100001dest_path_image016.jpg,852104dest_path_image014.jpg,201210197557X100001dest_path_image018.jpg,668751dest_path_image006.jpg,405762dest_path_image008.jpg,201210197557X100001dest_path_image020.jpg,201210197557X100001dest_path_image022.jpg,201210197557X100001dest_path_image024.jpg,201210197557X100001dest_path_image026.jpg,201210197557X100001dest_path_image028.jpg,201210197557X100001dest_path_image030.jpg,201210197557X100001dest_path_image032.jpg,201210197557X100001dest_path_image034.jpg,201210197557X100001dest_path_image036.jp...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：卜树坡，曹建东，吴冬燕，骆璠，李可，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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