数字图像可逆水印嵌入方法及其提取方法，首先对载体图像分块，利用周围块与目标块的统计关系判断块类型，自适应地选择容量参数进行分块压缩感知，并利用整数变换嵌入水印；然后为提高水印嵌入容量将水印嵌入到经压缩感知后的平滑和普通载体图像块中，复杂载体图像块不做处理，以确保图像质量和不可感知性；最后采用分块压缩重构算法和可逆整数变换来恢复载体图像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多媒体信息安全领域，具体涉及一种基于分块自适应压缩感知的数字图像可逆水印算法的嵌入和提取方法，可用于医学诊断、军事图像和遥感图像处理等数据准确性要求较高的应用领域的数字图像版权保护。
技术介绍
现实生活中，篡改和伪造的数字图像如被用于正式媒体、医学诊断、电子票据和法庭证物等，将会对社会稳定、医疗、电子交易等诸多方面产生负面的影响。因此，在数字图像应用中，特别是在数字图像的完整性、真实性、可信性等对图像应用非常关键的应用中，提供一种验证数字图像的完整性、真实性的工具就显得非常必要。 可逆图像水印的提出，解决了上述问题。尽管可逆图像水印的研究起源于无损图像认证(即可逆图像认证)，但被嵌入到数字图像中的信息并不一定非得是数字签名等认证信息，其他信息，如医学图像的内容标注和检索信息、军事地图和军用图像的管理和授权使用信息等等，都完全可以使用可逆图像水印技术进行嵌入，并在需要的时候提取，同时无损地恢复原始图像。可逆水印最早出现在1999年柯达公司的一项美国专利“Honsinger CW ， Jones P， Pabani M， et al. Lossless recovery of an original image containingembedded data[P]. US ,77102/ E-Cj 1998”中，利用求模的嵌入方法在图像中嵌入数据，使得提取方法在恢复嵌入数据的同时，还能够完全得到原始图像，但是该方法的嵌入容量较小且容易产生椒盐噪声。一般来说，可逆水印算法的性能评估主要体现在两方面嵌入容量和不可见性。现有技术主要有以下三类 第一类基于直方图平移技术。该技术有Ni等人在文献“ Ni Z C，Shi Y Q, AnsariN， Su W. Reversible data hiding. IEEE Transactions on Circuits and Systemsfor Video Technology, 2006, 16(3) : 354-362”中提出，并因其低计算复杂度和较高的水印图像质量而获得业内的广泛重视，该方法根据载体直方图的零点和峰值点进行直方图平移操作，并嵌入秘密信息。其后，利用图像小波系数具有类类拉普拉斯分布的特点，Xuan和Wu相继提出了基于整数小波变换的直翻图平移算法，并获得较高的嵌入容量和水印图像质量，见文献“Xuan G, Yao Q, Yang C，Gao J, Chai P, Shi YQ, Ni Z C.Lossless data hiding using histogram shifting method based on integer wavelets.In: Proceedings of the International Workshop on Digital Watermarking. JejuIsland, Korea: Springer, 2006. 323-332，，及文献“Wu X Y. Reversible semi-fragilewatermarking based on histogram shifting of integer wavelet coefficients. In:Proceedings of the Digital Ecosystems and Technologies Conference. Cairns,Australia: IEEE, 2007，501_505”。近期王俊祥等学者提出了一系列直方图技术的相关文献“王俊祥，倪江群，潘金伟.一种基于直方图平移的高性能可逆水印算法[J].自动化学报，2012，38(1) : 88-96” 文献 “Tai W L, Yeh C M, and Chang C C . Reversibledata hiding based on histogram modification of pixel differences[J]. IEEE TransCircuits Syst Video Technology, 2009,19 (6) :906-910”，及文献“Chung Kuo-Liang,Huang Yong-Huai , Yan Wen-Ming et al. Distortion reduction for histogrammodification-based reversible data hiding[J]. Applied Mathematics Computation,2012，218(9) : 5819-5826” 第二类基于图像压缩技 术。该技术通过对载体特定区域进行无损压缩，并在空出的载体空间嵌入水印信息，该类算法一般选择载体中视觉掩蔽和冗余较大的区域进行压缩，在文献“Fridrich J, Goljan M, Du R. Invertible authentication. In: Proceedings ofthe SPIE Security and Watermarking of Multimedia Contents. San Jose, USA: SPIE,2001，197-208”中，Fridrich等通过对JPEG图像离散余弦变换量化系数最低有效位的无损压缩来嵌入水印信息，此后，Celik等提出一种基于LSB压缩的通用模型，并给出了基于位平面的可逆水印方案。考虑到LSB的数据冗余较小，该算法的水印嵌入容量有限。第三类基于差值扩展技术。Tian首先提出了基于差值扩展的可逆水印方法，该方法先根据相邻像素的预测生成当前像素的差值，然后，对有关差值进行左移扩展并在空出的最低位嵌入Ibit信息。见文献“Tian J. Reversible data embedding usinga difference expansion. IEEE Transactions on Circuits and Systems for VideoTechnology, 2003，13(8) : 890-896”。Alattar对3个(或4个)相邻像素的差值采用差扩法嵌入 2bit (或 3bit)水印。见文献“Alattar A M. Reversible watermark using thedifference expansion of a generalized integer transform. IEEE Transactions onImage Processing, 2004, 13(8): 1147-1156”。Thodi 等对每个像素与其预测的差米用差扩法嵌入水印，并利用直方图修改技术解决位置图传递的问题，见文献“Thodi D Μ,Rodriquez J J. Prediction-error-based reversible watermarking. In: Proceedingsof the International Conference on Image Processing. Singapore, Singapore:IEEE, 2004，1549-1552”。然而，现有的三类技术中对于单嵌入过程的算法，很少有嵌入本文档来自技高网...
【技术保护点】
数字图像可逆水印嵌入方法，其步骤为：(1)？将载体图像X分成N个非重叠小块？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？，xi是x中任一块；(2)？将所得小块分为三类块的集合：平滑块集合I1？、普通块集合I2和复杂块集合I3；(3)？利用光栅扫描的方式对嵌入区按照从右到左，从下到上的顺序扫描嵌入区，I1？、I2进行分块CS随机投影，I3不做变化，相应地得到压缩感知后的随机投影测量值I1“？、I2“集合；利用自适应整数变换方法确定相应块的容量参数kx；(4)？根据步骤(3)建立比特序列记录Location？Map(LM)，其中：？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？同时采用行程编码（Run？length？encoding，RLE）对LM进行无损压缩得到CLM；(5)？分别对I1“？、I2“进行自适应整数变换，并根据kx对I1“？、I2“利用自适应整数变换嵌入水印信息，记录得到的yi的LSB，得到了一个二进制序列，利用LSB替代嵌入CLM，将二进制序列用整数变换嵌入到xi中，最后结合I3即可得到含水印图像Iw。871547dest_path_image001.jpg,87764dest_path_image002.jpg...
【技术特征摘要】
1.数字图像可逆水印嵌入方法，其步骤为 (1)将载体图像X分成N个非重叠小块2.根据权利要求I所述的数字图像可逆水印嵌入方法，其特征在于三类块集合的分类，其步骤为 (1)将载体图像进行分块，并计算各图像块的方差和均值，通过目标图像块与其周围图像块差值与预设阈值的关系，判断不同图像块纹理复杂程度，从而嵌入不同数据，预设两个阈值 THU TH2, ...
【专利技术属性】
技术研发人员：张秋余，孙媛，晏燕，刘洪国，尚其昌，左航洲，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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