一種迭代自適應(yīng)可逆水印嵌入和提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像信息安全和數(shù)字圖像信號(hào)處理交叉領(lǐng)域，涉及一種可逆水印嵌入 和提取方法，具體涉及一種迭代自適應(yīng)可逆水印嵌入和提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 可逆水印是指水印提取后，嵌入載體可完整恢復(fù)的一類特殊水印。相對(duì)于傳統(tǒng)水 印，可逆水印對(duì)嵌入載體無損恢復(fù)有著嚴(yán)格的要求，一般用于重要圖像的無失真保護(hù)，在軍 事圖像、醫(yī)學(xué)圖像和遙感圖像上有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003] Tian等提出的差值擴(kuò)展可逆水印方法是圖像可逆水印方法的典型方法，該方 法將鄰近像素對(duì)進(jìn)行Haar整數(shù)小波變換，將變換后的差值進(jìn)行擴(kuò)展以實(shí)現(xiàn)水印嵌入，其 理論嵌入容量上限是〇· 5bpp，即2個(gè)像素最多能嵌入1比特（TIAN J. Reversible data embedding using a difference expansion[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2003, 13(8) :890-896)。Alattar 將 Tian 等的差值擴(kuò) 展推廣至多個(gè)像素，使理論嵌入容量達(dá)到lbpp，但該方法在提高嵌入容量的同時(shí)也降低了 嵌入水印后載體視覺質(zhì)量（ALATTAR A M. Reversible watermark using the difference expansion of a generalized integer transform[J]· IEEE Transactions on Image Pro cessing, 2004, 13 (8) : 1147-1156)。Thodi等使用預(yù)測(cè)差值代替像素間差值來對(duì)差值擴(kuò)展水 印方法進(jìn)行改進(jìn)，在提高嵌入容量同時(shí)也有較好的嵌入視覺質(zhì)量，但其理論嵌入容量依然 只有l(wèi)bpp，同時(shí)由于位置圖等附加信息的嵌入，導(dǎo)致所提供的實(shí)際嵌入容量達(dá)不到理論上 限（TH0DI D M，RODRIGUEZ J J. Prediction-error based reversible watermarking[C]// Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing. Singapore: IEEE, 2004:1549-1552)。胡永健等利用差值直方圖中的零點(diǎn)降低對(duì)像素值的 修改量，并使用與閾值相關(guān)的位置圖生成策略對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，這類方法與原方法相比，位置 圖數(shù)據(jù)較小且嵌入水印后的載體視覺質(zhì)量得到進(jìn)一步提高（HU Y，LEE H K，LI J.DE-based reversible data hiding with Improved overflow location map[J]. IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 2009, 19 (2): 250-260)。Chang 等根據(jù) 鄰近像素差值和與閾值的關(guān)系來確定是否對(duì)預(yù)測(cè)差值擴(kuò)展并省略了位置圖以進(jìn)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 [J]. International Journal of Electronics and Communications, 2012, 66(9):758-766) 〇
[0004] Ni等提出的基于直方圖位移的可逆水印方法是不同于差值擴(kuò)展的另一類可 逆水印方法，該方法根據(jù)圖像直方圖中的峰值和零值，對(duì)峰值像素進(jìn)行平移以嵌入數(shù) 據(jù)，有著較好的嵌入視覺質(zhì)量，但由于圖像直方圖中峰值和零值相對(duì)較少，因而嵌入 容量低且不適用于直方圖各階灰度分布均衡的圖像（NI Z C，SHI Y Q，ANSARI N，SU ff. Reversible data hiding[J]. 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[J]. 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[J]. International Journal of Electronics and Com munications, 2011，66(7) :532-539.)將直方圖平移可逆水印方法拓展為像素差值直方圖， 由于自然圖像鄰近像素差異性小，使得差值直方圖中峰值和零值增加，提高了嵌入容量，但 所提供的嵌入容量依然十分有限。
[0005] 最近，邱應(yīng)強(qiáng)等采用均值調(diào)整整數(shù)變換將整數(shù)矢量所有元素的低位比特位調(diào)整成 一致，可產(chǎn)生大量冗余空間，在此基礎(chǔ)上構(gòu)造了大容量非盲可逆整數(shù)水印，使得載體圖像能 夠提供大于Ibpp的嵌入容量（邱應(yīng)強(qiáng).一種大嵌入容量的可逆數(shù)據(jù)隱藏方法[J].計(jì)算 機(jī)應(yīng)用研宄.2014, 31 (3) :850-852)。邱應(yīng)強(qiáng)等又將該整數(shù)變換推廣為一般，完善其嵌入 策略使得所提策略能進(jìn)行盲檢測(cè)（邱應(yīng)強(qiáng).整數(shù)變換實(shí)現(xiàn)大容量圖像無損信息隱藏[J]. 中國圖象圖形學(xué)報(bào)，2014, 19(1) :28-35)。此后，邱應(yīng)強(qiáng)等又提出了根據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值 選擇不同的均值調(diào)整整數(shù)變換參數(shù)，在提供大嵌入容量的同時(shí)保證嵌入水印后的載體視 覺質(zhì)量（邱應(yīng)強(qiáng)，余輪.基于整數(shù)變換的自適應(yīng)圖像可逆水印方法[J].電子與信息學(xué) 報(bào)，2014, 36(6) :1278-1284)。
[0006] 邱應(yīng)強(qiáng)等給出的均值調(diào)整整數(shù)變換（邱應(yīng)強(qiáng)，余輪.基于整數(shù)變換的自適應(yīng)圖像 可逆水印方法[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2014, 36 (6) : 1278-1284)，將其稱為現(xiàn)有均值調(diào)整整 數(shù)變換可逆水印方法，其主體思路由n維整數(shù)矢量V = (Vi，v2,. . .，Vn)的均值?7來對(duì)v按 式⑴進(jìn)行調(diào)整，記對(duì)應(yīng)的變換為VP=Fp(v)，vP=(vf,v 2P,...,vf)為變換后的矢量。
[0007] . 」
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種迭代自適應(yīng)可逆水印嵌入方法，其特征在于包括以下步驟： 第1步：對(duì)分辨率為NXM的載體圖像I進(jìn)行II1Xm1不重疊分塊，要求η # {1，2,… ，Ν-1}且Hi1 e {1，2,…，Μ-1}，將每個(gè)不重疊分塊轉(zhuǎn)換為矢量，并構(gòu)造矢量集合S = {s i，S2，… ^^??，8」，心=[#/5」><[_從/?1」，進(jìn)而根據(jù)輔助信息數(shù)據(jù)0的大小和負(fù)載數(shù)據(jù)0的 大小確定矢量Si調(diào)整平移量Pi,生成位置圖壓縮數(shù)據(jù)τ和輔助信息數(shù)據(jù)p，將p和τ進(jìn) 行串聯(lián)構(gòu)成附加數(shù)據(jù)α = ρ I I τ，若自適應(yīng)調(diào)整平移量選擇方法失敗，表明無法提供足夠 的嵌入容量，失敗終止； 第2步：對(duì)于每個(gè)整數(shù)矢量Si，經(jīng)過均值調(diào)整整數(shù)變換= (Si)得到矢量