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专利号: 2019107927069
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-02-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种改进差值扩展的大容量可逆图像水印算法,其特征在于,包括水印嵌入和水印提取,所述水印嵌入包括如下步骤:S1,对水印W作改进猫脸Arnold置乱得到W',对变换后的水印W'将其转变为一维二进制序列;

S2,对M×N大小的原始图像I进行块划分,将其划分成大小为X×X的互不重叠图像块Ii,其中,M、N皆为X的整数倍,S3,计算图像块Ii平滑度值,并对其进行从小到大稳定排序,建立排序索引信息表;

S4,选取S3中排在前面的n个图像块,通过多尺度分解算法删除其中具有突兀点的图像块m块,并记录下含突兀点的图像块排序序号;

S5,对S4中选择的剩余n-m块图像块,利用广义差值扩展算法进行水印信息的嵌入,水印嵌入前后图像块像素均值不变;

S6,对S5中嵌入信息后超出图像灰度值范围的像素点在原始图像同样尺寸的二值图像中进行标注,生成溢出定位图;

S7,对S6中溢出定位图中已标识溢出的像素点采用改进的灰度溢出处理方法进行像素值变换,对变换后的像素值再次进行广义差值扩展算法进行水印嵌入,水印嵌入前后图像块像素均值不变;

所述改进的灰度溢出处理,具体操作为:

若通过广义差值扩展后生成的像素值为正溢出b,则变换后的像素点像素值为:255-|b-255|;

若通过广义差值扩展后生成的像素值为负溢出b',则变换后的像素点像素值为:0-|b′-0|;

S8,对原始图像I中未被用来嵌入水印信息的对应图像块,即纹理复杂度较高的原始像素块,选取S3中排在后面的k块图像块通过差值量化方法嵌入辅助信息,并记录下所选取的k块图像块;

所述差值量化方法嵌入辅助信息包括如下步骤:

1)计算所述S3中平滑度值排序序列中后k块图像块中每个图像块的像素均值:式中,m、n分别为所划分图像块的行和列大小,x1,x2,…,xm×n为图像块中所含像素点;

2)提取步骤1)中每个图像块的最大像素值与最小像素值,利用差值量化方法进行辅助信息嵌入;

所述步骤2)中差值量化方法包括:

1.1)利用最小像素值和均值进行比较嵌入辅助信息,其公式为:其中,a表示待嵌入像素点值, 表示所嵌入像素点所在子块像素点的平均值,w表示嵌入的二进制水印信息,%表示求余;

1.2)最大像素值和均值进行比较嵌入辅助信息,其公式为:

其中,a表示待嵌入像素点值, 表示所嵌入像素点所在图像块像素点的平均值,w表示嵌入的二进制水印信息,%表示求余;

S9,结合S7与S8中通过广义差值扩展算法与差值量化方法嵌入水印信息后的图像,生成含水印图像I';

所述水印提取具体步骤如下:

A1,对M×N大小的含水印图像I'进行块划分,将其划分成大小为X×X的互不重叠图像块Ii',其中,M、N皆为X的整数倍,A2,计算图像块Ii'平滑度值,并对其进行从小到大稳定排序,建立排序索引信息表,所述S5与S7中水印嵌入前后图像块像素均值不变,所述A2中排序索引信息表与所述S3中排序索引信息表相同;

A3,选取A2序列中后k块图像块通过差值量化方法提取辅助信息,得到图像I",所述k块图像块与S8中k块图像块为相同序号图像块;所述差值量化方法提取辅助信息,在辅助信息提取时,其辅助提取信息顺序和所述S8中辅助信息嵌入顺序相反,即设在嵌入辅助信息时,先利用最小像素值来嵌入辅助信息,再利用最大像素值来嵌入辅助信息,则在提取辅助信息时,先利用最大像素值来提取辅助信息,再利用最小像素值来提取辅助信息;

A4,根据A3提取出的辅助信息,利用逆广义差值扩展法从A2排序好的前n块,并去除其中含有突兀点的m个图像块,剩余的前n-m块提取出水印,并得到图像I"';

A5,根据A4提取的水印,通过改进猫脸Arnold反置乱恢复出水印信息W;

A6,对A4提取出水印信息后恢复出的图像I"',结合含有突兀点的m个图像块,并和A3提取出辅助信息后得到的图像I"结合在一起,得到最终图像A。

2.根据权利要求1所述的一种改进差值扩展的大容量可逆图像水印算法,其特征在于,所述S1中改进猫脸Arnold置乱变换方法:其中,(x′,y′)为原始像素变换后的坐标,(x,y)是原始图像各像素坐标,M为图像大小,c、d为随机生成的置乱次数。

3.根据权利要求1所述的一种改进差值扩展的大容量可逆图像水印算法,其特征在于,在任一像素对中嵌入的一位水印信息为1时,则得到的新的像素对差值为奇数值;若嵌入的水印信息为0时,则得到的新的像素对差值为偶数值;当恢复原始图像I时,若水印图像中像素对差值若为奇数,则嵌入的水印信息为1,否则为0。

4.根据权利要求1所述的一种改进差值扩展的大容量可逆图像水印算法,其特征在于,所述差值量化方法提取辅助信息步骤为:先利用最大像素值来提取辅助信息,再利用最小像素值来提取辅助信息,可保持图像块中最小像素值和最大像素值与像素块平均值之间的奇偶关系在辅助信息嵌入前后保持一致,即:其中,a表示待嵌入像素点值, 表示所嵌入像素点所在子块像素点的平均值,w表示嵌入的二进制水印信息,%表示求余。