[发明专利]一种基于局部定位和Alattar整数变换的可逆水印的处理方法

权利要求书

1.一种基于局部定位和Alattar整数变换的可逆水印的处理方法，其特征在于通过某一图像块的均值和环绕此图像块的所有像素的相关程度来评定这个图像块是否位于平滑区域，包括：

水印嵌入过程，包括以下步骤：

(1)图像块的局部定位：将一幅载体图像素分成互不重叠的图像块，每一个图像块包含n＝r×c个像素，对于任一图像块，先计算块的均值，再将计算得到的均值和图像块的r+c+1个相邻像素组成一个像素集合，并计算该集合的方差，通过此方差的大小来判定图像块是位于平滑区域还是纹理区域，若方差小于给定的门限vT_h，则认为图像块属于平滑区域，否则认为图像块位于纹理区域；

(2)水印嵌入：将位于平滑区域的图像块分成两类：①第一类包含了水印嵌入后没有遭受像素溢出的图像块；②剩余的图像块归为第二类；产生一个位置图来标识这两类，并将无损压缩后的位置图和载荷一起嵌入到载体图像中；对属于第一类的图像块，先对其做Alatter整数变换，得到均值和n-1个差值，对于其中任一差值，若其小于嵌入门限pT_h，则对它用差扩展的方式进行1比特水印的嵌入，否则对其进行灰度平移；待所有属于第一类的图像块经上述修改之后，得到含水印的图像；在嵌入的过程中，对位于纹理区域的图像块和属于第二类的图像块不做任何修改；

水印提取和原始图像恢复过程，为水印嵌入过程的逆过程，包括以下步骤：(1)按照和嵌入过程相同的方式将含水印的图像分成互不重叠的图像块；

(2)抽取压缩后的位置图，并对其进行无损恢复得到原始位置图；

(3)采用和嵌入过程相反的顺序对块进行水印的抽取，即先嵌的后抽取，后嵌的先抽取，对于某一图像块，如果其所对应的方差大于门限vT_h，则保持其不变，若其方差小于门限vT_h，且位置图中所对应的位置标示的是“0”，不做任何处理，对于剩余的属于第二类的图像块，对其进行水印的抽取和原始图像的恢复。

2.根据权利要求1所述的基于局部定位和Alattar整数变换的可逆水印的处理方法，其特征在于：在水印嵌入过程中，将一副大小为R×C的载体图像素I分割成互不重叠的n＝r×c大小的图像子块，并以行和列的方向对每块进行编号，记为：对于B_i，j，对它按照奇数行从左到右，偶数行从右到左的方式进行扫描，将二维的图像块转换成一维像素序列x＝{x₁，…，x_n}，其中

基于Alattar的整数变换，得到n-1个差值d_j，j∈{1，2，…，n-1}，对于其中任一差值，如果它的值属于[-pT_h，pT_h)，则对它进行1比特水印嵌入；否则，按照等式(6)对其进行幅值为pT_h的灰度平移；

其中pT_h表示嵌入门限，b表示1比特水印信息，b∈{0，1}，利用等式(6)，对d_k，k∈{1，2，…，n-1}，进行修改，得到修改后的差值d′_k，再将其带入到Alattar的整数变换中得到含水印信息的像素序列y＝y₁，…，y_n；

y₂＝y₁+d′₁

y₃＝y₂+d′₂

…

y_n＝y_n-1+d′_n-1

对于某一图像块若存在r+c+1个像素环绕着它，则将这些像素x_1，c+1，…，x_r，c+1，x_r+1，c+1，x_r+1，1，…，x_r+1，c和块的均值μ_b，i构成一个像素集I_ENP，并用σ表示像素集I_ENP的方差，依据σ的大小来判定B_i，j是位于平滑区域还是纹理区域，由以下公式计算出σ的值：

其中μ_ENP表示集合I_ENP的均值，若方差小于给定的门限vT_h，则认为B_i，j和环绕它的所有像素之间存在着很强的相关性，即认为B_i，j属于平滑区域；否则认为两者之间的相关性弱，B_i，j属于纹理区域；若R能被r整除，则对于块不存在r+c+1个像素环绕着它们，因此为了保证方法的可逆性，在嵌入过程中不会对这类图像块做任何处理；若C能被c整除，则在嵌入过程中，不对块做任何的修改。

3.根据权利要求2所述的基于局部定位和Alattar整数变换的可逆水印的处理方法，其特征在于：所述位置图大小为含水印的图像子块y中的每一含水印像素必须在[0，255]范围之内，否则含水印像素将遭受溢出，像素溢出将直接导致在解码端无法正确恢复出原始图像子块x；定义D＝{x∈A：0≤y_i≤255，1≤i≤n}，其中A＝{x＝(x₁，…，x_n)∈R：0≤x_i≤255}，对于x∈A，将其分成以下三类：E_s＝{x∈D：σ＜vT_h}，和O_s2＝{x∈A-E_s∪O_s1：σ≥vT_h}，用位置图来来标识其中的两类，位置图中符号“1”表示E_s中的图像块，“0”表示O_s1中的图像块，压缩位置图产生的码流用L表示，假设其长度为L_S，待嵌入水印信息来自两个方面：1)压缩后的码流L；2)载荷P；

水印信息的嵌入过程：对于任一子块x，如果它属于E_s，则按照公式(6)对x进行修改；如果属于O_s1，则保持不变，即y＝x；

位置图的嵌入过程：对于前个图像块中的每一个像素按照水印信息的嵌入过程的步骤修改完之后，收集y中像素的最不重要位，并把收集到的L_S个最不重要位添加到载荷P的后面，剩余的图像块，对其处理的过程和前个图像块类似，待全部图像块处理完了之后，得到水印图像I_W。