[發(fā)明專利]基于雙線性插值的可逆水印數(shù)據(jù)隱藏方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110248354.8
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112907432A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉漢民;李志波;蒲立力
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林理工大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于差值直方圖和雙線性插值的可逆信息隱藏方法，該方法提高了信息的嵌入容量和減小嵌入信息后的圖像的失真程度。根據(jù)直方圖平移的理論，在直方圖的零點處或最小點對像素灰度值修改，將信息嵌入到圖像中，在雙線性插值的基礎(chǔ)上對相鄰像素進(jìn)行插值并構(gòu)造差值數(shù)組，選擇在峰值處兩側(cè)進(jìn)行信息嵌入，同時還解決了圖像的像素值溢出問題。通過MATLAB仿真軟件對載體圖像進(jìn)行信息的嵌入、提取以及原載體圖像的恢復(fù)實驗。實驗結(jié)果表明本方法在嵌入圖像水印信息后，對載體圖像的影響較小，具有較好的視覺效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息安全、數(shù)字圖像處理和秘密學(xué)交叉領(lǐng)域，主題內(nèi)容是一種針對基于雙線性插值的可逆水印數(shù)據(jù)隱藏，是失真程度小，嵌入容量較大的信息隱藏方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今，我們處在一個信息化高速發(fā)展的時代，信息的保密性和安全性逐漸成為人們所關(guān)注的焦點。信息的安全保密傳輸可以借助數(shù)據(jù)嵌入技術(shù)進(jìn)行實現(xiàn)，但部分嵌入技術(shù)在嵌入秘密信息的時候引入額外的信息，對原載體信息有不可逆的影響，這便是嵌入失真，不利于接收方對信息的恢復(fù)和認(rèn)知。對醫(yī)療、軍工和取證等領(lǐng)域而言，原載體信息也可以發(fā)揮輔助作用，嵌入失真現(xiàn)象不利于有效地開展工作，這便體現(xiàn)了可逆信息隱藏的重要性。

在可逆信息的隱藏分支中，圖像水印技術(shù)是一個研究熱點。數(shù)字水印技術(shù)同樣可以劃分為可逆和不可逆兩大類。在可逆水印的研究領(lǐng)域中，通過數(shù)據(jù)壓縮的可逆水印中具有代表性的有2005年Celik等人提出了一種最小有效位修正方法進(jìn)行數(shù)據(jù)嵌入方法，在數(shù)據(jù)的無損恢復(fù)中采用壓縮易失真的信號作為嵌入有效載荷傳輸實現(xiàn)，對比傳統(tǒng)的LSB嵌入技術(shù)提供更細(xì)的粒度沿容量失真曲線的可伸縮性，失真性能較好，壓縮比不高。在直方圖算法的可逆水印方面，2006年Ni等人提出基于直方圖平移的可逆水印算法，算法思想利用了圖像的零點或最小點的像素值進(jìn)行修改從而嵌入水印信息，圖像失真程度小，其嵌入容量較小?；诓罘?jǐn)U張的算法的可逆水印技術(shù)，最早是由Tian提出，通過探索圖像內(nèi)容的冗余來發(fā)現(xiàn)額外的存儲空間，將可逆地將有效載荷嵌入數(shù)值圖像，擴展相鄰像素的差分來實現(xiàn)水印的嵌入，存在像素的溢出，該方法計算復(fù)雜度較低。直方圖平移算法在以往的實驗中標(biāo)記圖像相對于原始圖像的PSNR在48dB以上，但總體而言其嵌入容量不高。

發(fā)明內(nèi)容

本文在直方圖平移算法的基礎(chǔ)上，通過對原始圖像相鄰像素點進(jìn)行雙線性插值，通過像素分組計算構(gòu)造出差值直方圖，旨在獲取更高的峰值，隨后在峰值處雙側(cè)進(jìn)行水印的嵌入從而實現(xiàn)可逆信息隱藏。仿真實驗發(fā)現(xiàn)其嵌入信息后具有較好的視覺效果，PSNR值均在52dB以上。

主要技術(shù)方案包括：水印信息嵌入部分，主要通過對載體信息先進(jìn)行倒S掃描，進(jìn)行掃描后像素的分組。同時，對于未滿足分組的像素進(jìn)行單獨存儲，方便更準(zhǔn)確的恢復(fù)原圖像。分組時應(yīng)注意把最小值置于中間，計算兩端與中間的差值，同時引入雙線性插值進(jìn)行差值數(shù)組的預(yù)測，旨在最大化峰值。在峰值點嵌入水印，嵌入的是1，就將其向右平移，若為0則無需移動；對于那些不是峰值點，且處在top和bottom之間的向右平移；如果左右都需要向右平移，則修改中間像素的值，如果只平移左右其中一個，則只需要修改左或右的值，使其差值為1即可；水印信息提取和載體圖像的恢復(fù)部分，通過對倒S掃描的像素數(shù)組進(jìn)行掃描，找出像素組中值最小的那個數(shù)與中間值進(jìn)行交換，并且記錄交換位置，進(jìn)行差值直方圖的移位提取，恢復(fù)圖像塊中的差值和像素值，并且將水印呈現(xiàn)出來。待水印提取完畢后，把差值直方圖中差值大于1的像素值進(jìn)行移動，得到原載體圖像。

實驗仿真表明,該方法能夠很好的還原水印信息和載體圖片，具有良好的視覺效果和較大的嵌入容量。

附圖說明

下面是該方法主要的附圖。

圖1是本發(fā)明方法的流程圖。

圖2是載體圖像和水印信息。

圖3是構(gòu)建的差值直方圖。

圖4是水印信息嵌入載體中的圖片。

圖5是提取水印信息后的原載體圖片。