[發明專利]自適應可逆水印方法及系統

有效

• 申請號: 201710326906.6
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN108876691B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 薛博文;李曉龍;郭宗明
• 申請（專利權）人: 北京大學;北大方正集團有限公司;北京北大方正電子有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊澤;劉芳

本發明提供一種自適應可逆水印方法及系統，方法包括：將載體圖像劃分為多個互不重合的相鄰像素對；利用梯度預測方法計算出對應的差值對并生成二維差值直方圖；采用動態規劃算法，在二維差值直方圖中選擇最優路徑，建立最優路徑上的差值對所對應的像素對與待嵌入的水印所攜帶的比特信息的第一對應關系；若像素對所對應的差值對不在最優路徑上，則按照預設的第一規則修改像素對；若像素對所對應的差值對在最優路徑上，則根據第一對應關系，若像素對所對應的比特信息的取值為1，則按照預設的第一規則修改像素對；若像素對所對應的比特信息的取值為0，則不修改像素對。本方案的數據嵌入容量高、嵌入失真低，隱藏數據的安全性高。

技術領域

本發明涉及數字水印技術領域，尤其涉及一種自適應可逆水印方法及系統。

背景技術

隨著現代社會進入互聯網信息時代，圖像、音頻、視頻等多媒體數字載體成為承載信息的主要媒介。計算機科學技術的高速發展以及互聯網的普及使得越來越多的信息借由這些多媒體載體被廣泛的產生、傳播與分享。相應地，互聯網時代的開放性與共享性使數字信息在傳播過程中出現了一系列的安全性問題，如非法拷貝、非法篡改等。此外，對于傳播者不愿公開的機密信息的隱藏與保護也成為一項重要需求。針對此類問題，信息隱藏技術應運而生。

信息隱藏技術相關的研究在近幾十年受到了學者的廣泛關注，但是對于其大部分技術如隱寫和魯棒水印技術都會在嵌入秘密信息的同時損壞原始載體，導致嵌入載體在提取秘密信息后不能被無損恢復。然而，在某些敏感場景如醫學圖像處理，在獲取患者隱私信息的同時，無損地恢復原始醫學圖像也同樣重要。因此可逆數字水印技術成為當下的熱門研究課題。由于自然圖像存在大量的冗余信息，即使某些像素因嵌入信息而被修改，它們仍能夠利用相關像素信息得以恢復，這就是該技術具有可逆特性的原因。衡量可逆水印算法優劣的標準有兩個方面：嵌入失真和嵌入容量。通過比較嵌入載體與原始載體，嵌入失真越低嵌入算法的隱蔽性越好，也就是嵌入載體與原始載體越相似。嵌入容量表示嵌入至載體的信息比特數。

現有的基于直方圖的可逆水印方法，主要通過載體圖像的像素點構造統計直方圖，根據統計直方圖將圖像中的像素點劃分為嵌入水印數據的可嵌入點集合以及平移的可移動點集合，對可嵌入點集合中的所有像素點執行水印嵌入處理，對可移動點集合中的所有像素點執行平移處理。由于載體圖像的像素直方圖的分布較為均勻，使得該方法的數據嵌入容量有限且嵌入失真較高，進而降低了隱藏數據的安全性。

發明內容

本發明提供一種自適應可逆水印方法及系統，用以解決現有技術的水印方法數據嵌入容量低、嵌入失真高，隱藏數據的安全性低的問題。

本發明的第一個方面是提供自適應可逆水印方法，包括：

將載體圖像劃分為多個互不重合的像素對(x,y)，每個像素對中的兩個像素點相鄰，其中，x為前一像素點的像素值，y為后一像素點的像素值；

針對每個像素對(x,y)，根據所述像素對的鄰域，采用梯度預測方法計算相應的預測值z，并利用第一公式計算出對應的差值對(d_x,d_y)，所述第一公式為：

d₁＝x-z，d₂＝y-z；

根據多個所述像素對所對應的差值對，生成二維差值直方圖；

在所述二維差值直方圖中選定起點和終點，采用動態規劃算法，在所述起點和所述終點構成的網格內選擇最優路徑，所述最優路徑為所述網格內所述起點至所述終點的所有路徑中經過的第一差值對的頻率之和最大的路徑，且所述最優路徑經過的第一差值對所對應的像素對的實際可嵌入容量不小于待嵌入的水印所攜帶的比特信息的容量，所述最優路徑經過的相鄰差值對在水平方向或者豎直方向上相鄰；

將所述第一差值對定義為擴張差值對，將其余差值對定義為平移差值對；

建立所述擴張差值對所對應的像素對與所述待嵌入的水印所攜帶的比特信息的第一對應關系；