基於小波域增強型圖像掩膜的水印嵌入方法及裝置的製作方法
2023-05-17 05:05:41 1
專利名稱：基於小波域增強型圖像掩膜的水印嵌入方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於圖像處理技術領域，涉及基於小波域增強型圖像掩膜的水印嵌入方法 及裝置，可用於數字圖像水印領域中衡量人眼對數字圖像的感知特性，自適應地控制水印 嵌入強度。
背景技術：
隨著人類社會的不斷進步和計算機技術的飛速發展，數字圖像以其直觀、生動、信 息量大和跨語言等優勢，已成為數字視覺時代人們接收信息、感知客觀世界的重要方式，廣 泛地應用於工業、醫療、軍事、教育、通信和航天航空等國民經濟的各個領域。作為人類獲取 視覺信息的重要途徑，人類視覺系統的感知特性在實際的圖像應用系統中發揮著日益重要 的作用。如在圖像質量評價領域，由於主觀評價實驗耗時耗力、數據量大，人們迫切需要利 用人眼對數字圖像的感知特性設計客觀的圖像質量評價方法來近似反映人的主觀感受；而 在圖像版權保護、內容認證等信息安全領域，數字水印技術往往需要將人眼的感知特性與 水印方法相結合來控制水印嵌入的強度，保證含水印圖像良好的視覺質量。特別是近年來 隨著小波技術在數字圖像處理領域的普遍應用，探索人類視覺系統在小波域對數字圖像的 感知特性已備受關注。在數字水印應用領域，有關人類視覺系統在小波域對數字圖像感知特性的研究主 要以Barni等人提出的像素掩膜方法為代表，該方法綜合考慮了人眼在分解尺度、亮度和 紋理三方面的敏感性，通過計算圖像小波分解係數的恰可失真門限來對人類視覺系統的感 知特性進行建模，見文獻"Barni M, Bartolini F, and Piva A. Improved wavelet-based watermarkingthrough pixel-wise masking. IEEE Trans. Image Processing,10(5) 783-791,2001」。雖然該像素掩膜方法在提出的小波域水印方法中發揮了積極作用，但 其未能精確反映在小波分解的不同尺度人眼的紋理和亮度敏感性，影響了含水印圖像的 視覺質量。因此，Nafornita 等人在文獻"Nafornita C, Isar A, and Borda Μ. Improved pixel-wise masking for imagewatermarking. Lecture Notes in Computer Science, 4105 :90-97,2006」禾口"Nafornita C. A newpixel-wise mask for watermarking. In Proc. ACM Multimedia and Security Workshop,Dallas,Texas,USA,September 20—21，2007」 中 運用壓縮的圖像局部標準差代替最高小波分解尺度低頻子帶的局部方差來描述在小波分 解的不同尺度人眼的紋理敏感性，並基於不同分解尺度的低頻子帶對亮度敏感性進行多尺 度建模，提高了像素掩膜方法的精確性。然而，該方法在對亮度敏感性進行建模時只考慮了 低頻子帶中像素的分布特性，而忽略了背景亮度及亮度變化對亮度敏感性建模的影響，降 低了小波分解係數恰可失真門限的精確性，影響了含水印圖像的視覺質量。同時，上述方法 均未考慮人眼的亮度敏感性與紋理敏感性在表徵圖像掩膜特性中的影響程度，使得小波分 解係數恰可失真門限不能靈活調整，影響了含水印圖像的視覺質量。
本發明的目的在於克服上述已有技術的不足，提出一種基於小波域增強型圖像掩 膜的水印嵌入方法及裝置，以提高亮度敏感性建模的精確性，優化亮度敏感性與紋理敏感 性在圖像掩膜特性表徵時的影響，增強不同小波分解尺度下小波係數恰可失真門限的精確 性和可調性，進而更好地估計水印嵌入強度，改善含水印圖像的視覺質量。為實現上述目的，本發明的水印嵌入方法，包括如下步驟(1)將輸入圖像I進行4級小波分解，得到一組小波分解子帶序列Q ；(2)提取子帶序列Q中的低頻子帶，得到一組低頻子帶序列A ；(3)利用低頻子帶序列A計算子帶序列Q中不同小波分解尺度下小波係數的亮度 掩膜，得到一組亮度掩膜序列B
權利要求
1. 一種基於小波域增強型圖像掩膜的水印嵌入方法，包括如下步驟(1)將輸入圖像I進行4級小波分解，得到一組小波分解子帶序列Q；(2)提取子帶序列Q中的低頻子帶，得到一組低頻子帶序列A；(3)利用低頻子帶序列A計算子帶序列Q中不同小波分解尺度下小波係數的亮度掩 膜，得到一組亮度掩膜序列B:
2.根據權利要求1所述的基於小波域增強型圖像掩膜的水印嵌入方法，其中步驟(5) 按如下步驟進行(5a)計算輸入圖像I中每個像素的局部標準差，並將其壓縮到小波域，得到不同小波 分解尺度下小波係數的紋理估計；(5b)利用第k級小波分解尺度的高頻子帶計算該尺度下每個小波係數的邊緣掩膜； (5c)將第k級小波分解尺度下小波係數的紋理估計與邊緣掩膜進行綜合，得到該尺度 下低頻子帶、水平子帶、垂直子帶和對角子帶中位於(m，n)處的小波係數的紋理掩膜;rim』");(5d)重複步驟(5b) (5c)直到計算出子帶序列Q中不同小波分解尺度下小波係數的 紋理掩膜，得到一組紋理掩膜序列
3.一種基於小波域增強型圖像掩膜的水印嵌入虛擬裝置，包括小波分解模塊，用於將輸入圖像I進行4級小波分解，得到一組小波分解子帶序列Q ； 低頻子帶提取模塊，用於提取子帶序列Q中的低頻子帶，得到一組低頻子帶序列A ； 亮度掩膜計算模塊，用於利用低頻子帶序列A計算子帶序列Q中不同小波分解尺度下 小波係數的亮度掩膜，得到一組亮度掩膜序列B
全文摘要
本發明公開了一種基於小波域增強型圖像掩膜的水印嵌入方法，主要解決現有方法計算小波係數恰可失真門限不精確和不可調的缺陷。該方法首先將輸入圖像進行小波分解；然後通過低頻子帶的背景亮度和亮度變化的最大加權平均計算小波係數的亮度掩膜，通過壓縮的輸入圖像局部標準差和高頻子帶的邊緣掩膜來計算小波係數的紋理掩膜，並根據子帶方向確定小波係數的方向掩膜；最後將亮度掩膜、紋理掩膜和方向掩膜進行加權綜合，得到小波係數的恰可失真門限。本發明提高了小波係數恰可失真門限的精確性和可調性，更好地估計了水印嵌入強度，改善了含水印圖像的視覺質量，可用於數字圖像水印領域中衡量人眼對數字圖像的感知特性，自適應地控制水印嵌入強度。
文檔編號G06T1/00GK102142130SQ201110088398
公開日2011年8月3日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者安玲玲, 張一凡, 李潔, 鄧成, 高新波, 黃東宇 申請人:西安電子科技大學