[发明专利]一种基于量化DCT系数零值索引的可逆图像水印方法

权利要求书

1.一种基于量化DCT系数零值索引的可逆图像水印方法，其特征在于：包含水印嵌入过程、水印提取过程和图像恢复过程；在水印嵌入之前，先需要对原图像进行预处理，包括分块、DCT变换和量化，得到量化DCT块；在嵌入过程中，使用量化DCT块的中高频零系数的索引值进行相应的水印嵌入，并对潜在的在提取端产生歧义的非零系数进行修改；接着将嵌入水印后的量化DCT块进行无损编码，即行程编码和霍夫曼编码，得到JPEG图像；在提取过程中，同样利用量化DCT块的中高频系数索引值，通过该方法的逆运算对水印进行提取并无损恢复原量化DCT块；

预处理过程为：

(1)将灰度图像划分成大小为n×n的互不交迭的块；

(2)分别对各块进行DCT变换；

(3)在DCT变换后，使用一个具有n×n个元素的量化表对每个块中的DCT系数进行量化，以减小系数的值；

其中，所述水印嵌入过程：在每个量化DCT块中，对沿着Zigzag顺序从中低频扫描至高频形成的系数序列S，执行两次嵌入操作，每一次嵌入4比特的数据，第二次嵌入操作以第一次嵌入后的结果为基础；在第一次嵌入过程中，标识符ID_x值为1，而在第二次嵌入过程中，ID_x的值为-1；水印数据B对应的整数值用V表示，由于B长度为4比特，因此V∈[0，15]，S的长度用L表示，下标从1开始。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水印嵌入过程步骤如下：

(1)判断S是否可以嵌入，判定规则为

 其中ZL表示S中零系数的个数；

(2)在每一次嵌入过程中，如果S判定可嵌入，符合公式

的零系数S_em被选择为嵌入位置，其中

num(s_j≠0)，0＜ j＜ i，表示出现在S_i之前非零系数的个数；

(3)水印B可以通过如下公式嵌入到S_em中；

当S可嵌入且在S_em之前出现与ID_x相同符号的非零系数时，或当S不可嵌入且在S中出现与ID_x相同符号的非零系数时，需要按照公式

s_j′＝s_j+ID_X，if s_j≠0 and sign(s_j)＝sign(ID_X)，修改该非零系数来消除歧义。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水印提取过程：在提取水印及恢复原始JPEG图像之前，嵌入水印的JPEG图像需要首先被部分解码以获得量化DCT系数块；对每一个块，提取操作需要按照与嵌入相反的顺序执行两次，即在第一次提取中标识符ID_x＝-1，以及在第二次提取中标识符ID_x＝1。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水印提取过程步骤如下：

(1)按照Zigzag顺序扫描系数块以获得嵌入水印的系数序列S′；

(2)向高频方向移动，在S′中寻找第一个值为ID_x的系数，并按照相应的提取规则提取水印数据，其中ID_x在第一次提取时为-1，第二次为1。