[发明专利]自适应可逆水印方法及系统

说明书

本发明提供一种自适应可逆水印方法及系统，方法包括：将载体图像划分为多个互不重合的相邻像素对；利用梯度预测方法计算出对应的差值对并生成二维差值直方图；采用动态规划算法，在二维差值直方图中选择最优路径，建立最优路径上的差值对所对应的像素对与待嵌入的水印所携带的比特信息的第一对应关系；若像素对所对应的差值对不在最优路径上，则按照预设的第一规则修改像素对；若像素对所对应的差值对在最优路径上，则根据第一对应关系，若像素对所对应的比特信息的取值为1，则按照预设的第一规则修改像素对；若像素对所对应的比特信息的取值为0，则不修改像素对。本方案的数据嵌入容量高、嵌入失真低，隐藏数据的安全性高。

技术领域

本发明涉及数字水印技术领域，尤其涉及一种自适应可逆水印方法及系统。

背景技术

随着现代社会进入互联网信息时代，图像、音频、视频等多媒体数字载体成为承载信息的主要媒介。计算机科学技术的高速发展以及互联网的普及使得越来越多的信息借由这些多媒体载体被广泛的产生、传播与分享。相应地，互联网时代的开放性与共享性使数字信息在传播过程中出现了一系列的安全性问题，如非法拷贝、非法篡改等。此外，对于传播者不愿公开的机密信息的隐藏与保护也成为一项重要需求。针对此类问题，信息隐藏技术应运而生。

信息隐藏技术相关的研究在近几十年受到了学者的广泛关注，但是对于其大部分技术如隐写和鲁棒水印技术都会在嵌入秘密信息的同时损坏原始载体，导致嵌入载体在提取秘密信息后不能被无损恢复。然而，在某些敏感场景如医学图像处理，在获取患者隐私信息的同时，无损地恢复原始医学图像也同样重要。因此可逆数字水印技术成为当下的热门研究课题。由于自然图像存在大量的冗余信息，即使某些像素因嵌入信息而被修改，它们仍能够利用相关像素信息得以恢复，这就是该技术具有可逆特性的原因。衡量可逆水印算法优劣的标准有两个方面：嵌入失真和嵌入容量。通过比较嵌入载体与原始载体，嵌入失真越低嵌入算法的隐蔽性越好，也就是嵌入载体与原始载体越相似。嵌入容量表示嵌入至载体的信息比特数。

现有的基于直方图的可逆水印方法，主要通过载体图像的像素点构造统计直方图，根据统计直方图将图像中的像素点划分为嵌入水印数据的可嵌入点集合以及平移的可移动点集合，对可嵌入点集合中的所有像素点执行水印嵌入处理，对可移动点集合中的所有像素点执行平移处理。由于载体图像的像素直方图的分布较为均匀，使得该方法的数据嵌入容量有限且嵌入失真较高，进而降低了隐藏数据的安全性。

发明内容

本发明提供一种自适应可逆水印方法及系统，用以解决现有技术的水印方法数据嵌入容量低、嵌入失真高，隐藏数据的安全性低的问题。

本发明的第一个方面是提供自适应可逆水印方法，包括：

将载体图像划分为多个互不重合的像素对(x,y)，每个像素对中的两个像素点相邻，其中，x为前一像素点的像素值，y为后一像素点的像素值；

针对每个像素对(x,y)，根据所述像素对的邻域，采用梯度预测方法计算相应的预测值z，并利用第一公式计算出对应的差值对(d_x,d_y)，所述第一公式为：

d₁＝x-z，d₂＝y-z；

根据多个所述像素对所对应的差值对，生成二维差值直方图；

在所述二维差值直方图中选定起点和终点，采用动态规划算法，在所述起点和所述终点构成的网格内选择最优路径，所述最优路径为所述网格内所述起点至所述终点的所有路径中经过的第一差值对的频率之和最大的路径，且所述最优路径经过的第一差值对所对应的像素对的实际可嵌入容量不小于待嵌入的水印所携带的比特信息的容量，所述最优路径经过的相邻差值对在水平方向或者竖直方向上相邻；

将所述第一差值对定义为扩张差值对，将其余差值对定义为平移差值对；

建立所述扩张差值对所对应的像素对与所述待嵌入的水印所携带的比特信息的第一对应关系；