數字圖像分塊局部加密的可去除可見水印方法
2023-10-17 00:28:44
專利名稱：數字圖像分塊局部加密的可去除可見水印方法
技術領域：
本發明涉及一種對數字圖像處理的計算機技術方法。
背景技術：
數字圖像中的半透明可見水印可以用於標識載體圖像的版權歸屬。目前絕大多數的可見水印算法都是根據水印圖像的灰度值來調整載體圖像的灰度值，可參閱如下論文1.B.Huang，and S.Tang，A Contrast-Sensitive Visible Watermarking Scheme，IEEE trans.Multimedia，13(2)，pp.60-66，2006.
2.A.Lumini，and D.Maio，Adaptive positioning of a visible watermarkin a digital image，IEEE International Conference on Multimedia and Expo，ICME 2004，vol.2，pp.967-970，2004.
3.Y.Hu，and S.Kwong，Wavelet domain adaptive visible watermarking，Electronics Letters，37(20)，pp.1219-220，2001.
上述文獻記載的方法雖可嵌入可見水印，但是不能從含水印圖像中完全清除水印圖像，即對載體圖像造成了不可恢復的損害。
發明內容
本發明根據當前可見水印方法存在的缺陷，提出一種水印圖像嵌入方法簡便，恢復原始載體圖容易，對原始載體圖像無損害的數字圖像可見水印方法。
本發明採用的方法與現存技術有顯著不同，通過保持每個小塊中的部分象素值並根據密鑰加密其餘象素值使嵌入水印具有半透明效果，並可根據含水印圖像、水印和密鑰無誤恢復原始載體圖像。
本發明提供一種可以在灰度或彩色圖像中嵌入可去除可見水印以及恢復原始載體圖像的方法。嵌入方與恢復方擁有共同的密鑰或密鑰發生器，發送方根據密鑰將二值數字水印圖像半透明地嵌入在載體圖像中，載體圖像可以是數位相機拍攝的景物圖像、醫學CT或磁共振圖像、衛星遙感圖像等，並公開此含有數字水印的圖像；當恢復方得到含水印圖像後，便可以根據同樣的密鑰除去二值水印圖像恢復出原始載體圖像。
為達到以上目的，本發明將二值水印圖像的每個象素對應於載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊(本發明中用坐標位置表示象素象素(i，j)意為位於圖像第i行第j列的象素)，根據密鑰對黑象素對應的小塊中的部分象素進行加密處理，得到含半透明水印的圖像，接收方根據水印對含水印圖像中的部分象素進行解密處理就可得到原始載體圖像。該方案分為兩大部分，一是嵌入方的水印嵌入操作，二是接收方的提取與恢復操作。具體方案如下a)嵌入方首先將二值水印圖像的每個象素按位置關係依次對應於載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊；b)如果水印圖像象素值為白，則保持其對應的載體圖像小塊中的象素全部不變；c)如果水印圖像象素值為黑，則保持其對應的載體圖像小塊中的象素部分不變，並加密其餘象素，具體方法如下根據密鑰在該小塊中偽隨機選擇S個象素，S表示嵌入強度，其值在1至16之間，將每個選出的象素灰度變為8比特形式，根據密鑰為每個選出的象素產生8比特的偽隨機碼，將此碼與原始灰度的8比特形式做異或運算，將得到的8比特轉為十進位值，得到加密後的結果作為含水印圖像的該象素的灰度；d)接收方得到含水印圖像後，可以根據相同的密鑰、二值水印圖像、嵌入強度恢復原始載體圖像，具體方法如下首先將二值水印圖像的每個象素按位置關係依次對應於含水印圖像中的4×4大小的象素小塊，如果水印圖像象素值為白，則保持其對應象素塊不變；如果水印圖像象素值為黑，則根據密鑰在該小塊中選出同樣的S個象素，將每個選出的象素灰度變為8比特形式，再根據密鑰為每個選出的象素產生同樣的8比特偽隨機碼，將此碼與象素灰度的8比特形式做異或運算，將得到的8比特轉為十進位值，即解密後的結果為原始圖像的該象素的灰度值。
載體圖像是彩色圖像或多譜圖像，嵌入方與接收方可以將彩色或多譜圖像的每個顏色分量看作一幅灰度圖像，處理每個黑象素對應的小塊時在不同顏色分量中選出相同的S個象素，並在不同分量中分別進行分塊局部加密嵌入可見水印及分塊局部解密恢復原始載體圖像。
本發明的有益效果在於可以在灰度或彩色圖像中嵌入可去除可見水印及恢復原始載體圖像。嵌入方與恢復方擁有共同的密鑰或密鑰發生器，發送方根據密鑰將二值數字水印圖像半透明地嵌入在載體圖像中，載體圖像可以是數位相機拍攝的景物圖像、醫學CT或磁共振圖像、衛星遙感圖像等，並公開此含有數字水印的圖像；當恢復方得到含水印圖像後，便可以根據同樣的密鑰除去二值水印圖像恢復出原始載體圖像。該方法操作簡便，對原始載體圖象沒有損害，恢復方解密容易，具有較好的防盜版保護性。
圖1是本發明的實施例的原始載體圖像。
圖2是本發明的實施例的二值水印圖像。
圖3是本發明將圖2嵌入到圖1中嵌入強度S＝8的含水印圖像。
具體實施例以下結合附圖描述利用本發明添加可見水印、去除可見水印的一個實例。
載體灰度圖像如圖1所示，大小為512×512；二值水印圖像如圖2所示，大小為128×128。實施步驟如下a)嵌入方首先將二值水印圖像的每個象素按位置關係依次對應於載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊；例如水印圖像象素(1，1)對應於載體圖像象素塊(1～4，1～4)、水印圖像象素(1，2)對應於載體圖像象素塊(1～4，5～8)、水印圖像象素(2，1)對應於載體圖像象素塊(5～8，1～4)，如果載體圖像的長或寬大於水印圖像長或寬的4倍，則對水印圖像做周期延拓處理，如果載體圖像的長或寬不足水印圖像長或寬的4倍，則對水印圖像做截斷處理；b)保持水印圖像白象素對應的載體圖像小塊中的象素全部不變，例如水印圖像象素(1，1)、(1，2)、(1，3)、...為白色，那麼載體圖像象素塊(1～4，1～4)、(1～4，5～8)、(1～4，9～12)、...保持不變；c)對水印圖像黑象素對應的載體圖像小塊進行部分加密，例如水印圖像象素(10，60)為黑，其對應載體圖像象素塊(37～40，237～240)，象素灰度值為136134139137136135136137136133132136136132136136]]>
在嵌入強度S＝8的情況下，根據密鑰選出8個象素(37，237)、(37，239)、(38，238)、(38，239)、(39，237)、(39，240)、(40，237)、(40，239)，其象素值的二進位形式分別為10001000、10001011、10000111、10001000、10001000、10001000、10000111、10001000，根據密鑰產生8個偽隨機碼10110100、01101110、01011100、11101000、01101111、01011010、11100010、10010101，分別做異或運算為00111100、11100101、11011011、01100000、11100111、11010010、01100101、00011101，即60、229、219、96、231、210、101、29，因此該圖像塊變為601342291371362199613723113313221010113229136]]>對其餘黑象素對應的載體圖像小塊也做類似處理，得到的含水印圖像如圖3；d)接收方得到含水印圖像後(圖3)，可以根據相同的密鑰、二值水印圖像、嵌入強度恢復原始載體圖像，即保持水印圖像白象素對應的含水印圖像小塊不變，對水印圖像黑象素對應的含水印圖像小塊進行部分解密例如水印圖像象素(10，60)為黑，其對應載體圖像象素塊(37～40，237～240)，象素灰度值為601342291371362199613723113313221010113229136]]>根據S＝8和密鑰選出8個象素(37，237)、(37，239)、(38，238)、(38，239)、(39，237)、(39，240)、(40，237)、(40，239)，其象素值為60、229、219、96、231、210、101、29，二進位形式分別為00111100、11100101、11011011、01100000、11100111、11010010、01100101、00011101，根據密鑰產生8個偽隨機碼10110100、01101110、01011100、11101000、01101111、01011010、11100010、10010101，分別做異或運算為10001000、10001011、10000111、10001000、10001000、10001000、10000111、10001000，即136、139、135、136、136、136、135、136，因此原始圖像塊為
136134139137136135136137136133132136135132136136]]>對其餘黑象素對應的載體圖像小塊也做類似處理，可得到原始載體圖像如圖1。
嵌入不同強度的水印圖像其方法與本實施例相同。
權利要求
1一種數字圖象分塊局部加密的可去除可見水印方法，其特徵在於一是嵌入方的水印嵌入操作，二是接收方的提取與恢復操作。具體方案如下a)嵌入方首先將二值水印圖像的每個象素按位置關係依次對應於載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊；b)如果水印圖像象素值為白，則保持其對應的載體圖像小塊中的象素全部不變；c)如果水印圖像象素值為黑，則保持其對應的載體圖像小塊中的象素部分不變，並加密其餘象素，具體方法如下根據密鑰在該小塊中偽隨機選擇S個象素，S表示嵌入強度，其值在1至16之間，將每個選出的象素灰度變為8比特形式，根據密鑰為每個選出的象素產生8比特的偽隨機碼，將此碼與原始灰度的8比特形式做異或運算，將得到的8比特轉為十進位值，得到加密後的結果作為含水印圖像的該象素的灰度；d)接收方得到含水印圖像後，可以根據相同的密鑰、二值水印圖像、嵌入強度恢復原始載體圖像，具體方法如下首先將二值水印圖像的每個象素按位置關係依次對應於含水印圖像中的4×4大小的象素小塊，如果水印圖像象素值為白，則保持其對應象素塊不變；如果水印圖像象素值為黑，則根據密鑰在該小塊中選出同樣的S個象素，將每個選出的象素灰度變為8比特形式，再根據密鑰為每個選出的象素產生同樣的8比特偽隨機碼，將此碼與象素灰度的8比特形式做異或運算，將得到的8比特轉為十進位值，即解密後的結果為原始圖像的該象素的灰度值。
2根據權利要求1所述的數字圖象分塊局部加密的可去除可見水印方法，其特徵在於載體圖像是彩色圖像或多譜圖像，嵌入方與接收方可以將彩色或多譜圖像的每個顏色分量作為一幅灰度圖像，處理每個黑象素對應的小塊時在不同顏色分量中選出相同的S個象素，並在不同分量中分別進行分塊局部加密嵌入可見水印及分塊局部解密恢復原始載體圖像。
全文摘要
本發明一種數字圖象分塊局部加密的可去除可見水印方法，將二值水印圖像的每個象素對應於載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊，對黑象素對應的小塊中的部分象素進行加密處理，得到含半透明水印的圖像，嵌入方與恢復方擁有共同的密鑰或密鑰發生器，發送方根據密鑰將二值數字水印圖像半透明地嵌入在載體圖像中，載體圖像可以是數位相機拍攝的景物圖像、醫學CT或磁共振圖像、衛星遙感圖像等，並公開此含有數字水印的圖像；當恢復方得到含水印圖像後，便可以根據同樣的密鑰除去二值水印圖像恢復出原始載體圖像。該方法操作簡便，對原始載體圖象沒有損害，恢復方解密容易，具有較好的防盜版保護性。
文檔編號G06T1/00GK1945623SQ20061013404
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月26日 優先權日2006年10月26日
發明者張偉, 龔亞林, 尚慶敏, 劉輝, 尹德有, 尹毅強, 周洪軍 申請人:丹東東方測控技術有限公司, 張偉