[發明專利]一種基于閾值分割和直方圖均衡的可逆水印方法

有效

• 申請號: 202010570456.7
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111861845B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 張茹;劉建毅;程杰;尚智婕;龐進;王嬋;王悅;李曉麗
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;國家電網有限公司信息通信分公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T7/11;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/194;G06T5/40;G06T5/00
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• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于閾值分割和直方圖均衡的可逆水印方法，能夠實現在一張彩色載體圖像中嵌入較多的秘密信息，并且能夠成功地從載密圖像中提取出秘密信息并實現原始圖像的無失真恢復。包括：水印嵌入階段，將秘密信息嵌入到載體圖像中生成載密圖像；水印提取、載體無失真恢復階段，負責將秘密信息從載密圖像中提取出來，并無損恢復原始圖像。本發明通過構造基于閾值分割和直方圖均衡的可逆水印方法，增大了載體圖像的嵌入容量，在嵌入水印的同時增強圖像對比度，獲得較好的視覺效果。

技術領域

本發明屬于數字水印技術領域，尤其涉及一種基于閾值分割和直方圖均衡的可逆水印方法。

背景技術

近年來，隨著信息技術的發展，人們的安全意識和知識產權意識不斷提高，數字水印技術的使用也越來越廣泛。數字水印技術通常被用于數字作品的知識產權保護、軍事或醫療中的隱秘通信等方面，按照水印嵌入后圖像是否可無損恢復又分為可逆水印技術和不可逆水印技術。可逆數字水印技術是信息隱藏領域的一個重要研究方向，它將水印信息以不可見的方式隱藏在數字載體中，并能夠在提取水印的同時無失真地恢復原始載體，從而實現隱秘通信、真偽鑒別等。

目前，現有的可逆數字水印算法大多追求較高的峰值信噪比，算法的嵌入容量有待提升。峰值信噪比僅僅是評估算法透明性的一個指標，其大小并不能完全符合人類的主觀視覺感受，因此有學者提出了以增強圖像對比度為目標的可逆數字水印技術，但目前相關算法在圖像視覺效果或嵌入容量等方面存在不足。因此，設計具有高嵌入容量、高不可見性的可逆數字水印算法具有重要的研究意義。

閾值分割算法是一種圖像分割技術，可以用于分割目標和背景灰度范圍不同的圖像。通過閾值分割，不僅能夠極大地壓縮數據量，還能夠在很大程度上減小運算量，常用于圖像預處理。直方圖均衡化是一種很常用的調節圖像對比度的圖像處理技術，尤其當圖像的灰度分布不均的時候，直方圖均衡化能夠增強圖像的視覺效果。直方圖移位技術是直方圖均衡化一種實現方式，也是可逆數字水印的一種實現方法，通過直方圖移位，可以增強圖像對比度，還可以很好地實現信息隱藏。

發明內容

本發明提出一種基于閾值分割和直方圖均衡的可逆水印方法，通過閾值分割和直方圖移位，最終實現在一張圖像上嵌入較多的秘密信息，且能夠從載密圖像中提取出秘密信息并實現原始圖像的無失真恢復。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

A、水印嵌入階段：使用閾值分割算法對圖像的梯度幅值矩陣進行處理，從而獲取圖像前景區的輪廓，并輔以橫縱雙向掃描確定整個前景區域，將其作為水印嵌入區域，使用直方圖移位技術，對前景區的直方圖中像素值介于峰值點和零值點之間的直方柱進行移位，實現直方圖均衡，在移位的同時，進行水印嵌入，為了在之后實現信息提取和載體無失真恢復，少量的附加信息隨水印一同嵌入，隨著嵌入循環次數的增加，每次循環中嵌入的附加信息逐漸增長，當圖像像素峰值點的數量小于附加信息的長度時，嵌入循環結束；

B、水印提取、載體無失真恢復階段：由載密圖像獲取水印提取、載體無失真階段首輪循環的峰值點和零值點，利用峰值點和零值點從載密圖像的前景區提取信息，利用提取到的信息進行圖像恢復，提取到的信息除去附加信息便是本輪所提取的水印，進行多次循環提取，當某一次提取到的信息的附加信息顯示為最后一輪，提取終止。

利用本發明的方法可以很好地將秘密信息嵌入到載體圖像中，與現有技術相比具有以下優點：

1、本發明通過使用閾值分割算法和直方圖移位技術對圖像的前景區進行水印嵌入，增加了水印嵌入的循環次數，從而使載體圖像的嵌入容量更大；

2、本發明通過使用閾值分割算法和直方圖移位技術在嵌入水印的同時實現圖像前景區的直方圖均衡，使得載密圖像具有更高的視覺質量；

附圖說明

圖1(a)為本發明方法進行水印嵌入階段的流程圖。

圖1(b)為本發明方法進行水印提取、載體無失真恢復階段的流程圖。