[发明专利]基于像素块奇偶校验和块误差分散的半调水印方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，更进一步涉及信息隐藏技术领域中的一种基于像素块奇偶校验和块误差分散的半调水印方法。本发明可用于在打印/印刷输出图像的同时，将水印信息嵌入图像，并通过扫描打印后的图像提取嵌入的水印信息，实现对打印、印刷品的版权保护。

背景技术

近几年来，在许多打印和出版应用中，日益猖獗的假冒伪劣行为给打印/印刷输出品的防伪带来了新的挑战。数字水印技术作为数字产品版权保护的技术措施被国内外广泛使用。针对打印输出、书籍、杂志等印刷品的水印为半调图像水印，主要有直接嵌入法、间接嵌入法和可视加密三类方法。

Weina J等人在“A novel least distortion linear gain model for halftone image watermarking incorporating perceptual quality metrics”(Data Hiding and Multimedia Security，2009，4：65～83)中提出一种直接嵌入法，该方法通过修改固定位置上的像素嵌入水印，尽管含水印半调图有很好的视觉效果，但是该方法存在的不足是，经打印、扫描攻击后，像素值发生很大变化，因此水印的鲁棒性差。

Jing-Ming G等人在“Watermarking in halftone images with parity-matched error diffusion”，Signal Processing，2011，91：126-135中提出一种间接嵌入法，该方法基于区域的统计特性，在对图像进行半调的同时通过添加噪声来嵌入水印，在一定程度上提高了水印的鲁棒性，但该方法的缺点是，在提取水印前必须首先将扫描的嵌水印图像二值化，区域的统计特性取决于像素值和量化阈值，像素值在打印、扫描前后不稳定，并且当打印机、扫描仪型号不同时，量化阈值选择困难，增加了水印提取的难度。

S.C.Pei等人在“Data hiding in halftone images with noise-balanced error diffusion”(IEEESignalProcess.Lett.10，(12)(2003)349-351)中提出一种可视加密方法，该方法是在两幅或多幅图像中，通过修改像素值嵌入水印。该类方法的缺点是，需将多幅含水印图像叠加在一起提取水印，而且叠加含水印图像时要求多幅图像严格对齐，提取水印比较困难。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种基于像素块奇偶校验和块误差分散的半调水印方法，本发明方法以像素块为基本处理单元，采用了自适应的水印嵌入方法，通过构造奇偶校验模型，在块误差分散过程中完成水印图像的嵌入。并且在提取水印时，利用像素块的均值不易发生变化的特性，减少了水印提取的难度。

本发明包括水印嵌入和水印提取两个过程；

本发明水印嵌入过程的具体步骤为：

(1)图像分色处理：

1a)判断载体图像是否是彩色图像，若载体是彩色图像，将载体图像从红绿蓝RGB颜色空间转换到青品红黄黑CMYK颜色空间；若载体图像是灰度图像，执行步骤(2)。

(2)水印图像预处理：

2a)采用线性插值方法，将原始水印图像缩放至大小，得到水印图像，其中P、Q分别表示载体图像的宽度和高度值，M、N分别表示水印嵌入窗口的宽度和高度值；

2b)判断水印图像的像素值是否大于设定阈值，如果大于或等于阈值，将该像素设置为白色，反之设置为黑色，得到二值水印图像；

2c)对二值水印图像进行Arnold置乱，得到待嵌入的水印图像。

(3)计算像素块的奇偶校验值：

3a)根据水印嵌入窗口大小，设定载体图像中像素块的大小；

3b)在载体图像中选取一个包含当前像素块以及与其相邻像素块的矩形区域，作为当前像素块邻域；

3c)扫描当前像素块邻域中所有的像素块，判断每个像素块的均值是否大于邻域中所有像素块的均值，若是，则将每个像素块的均值大于或等于邻域中所有像素块均值的像素块标记为“odd”，否则将每个像素块的均值小于邻域中所有像素块均值的像素块标记为“even”；

3d)统计当前像素块邻域内所有标记为“odd”的像素块的个数，如果为奇数，则当前像素块的奇偶校验值为“1”，否则奇偶校验值为“0”。

(4)确定水印嵌入强度：

4a)按照下式计算自适应水印嵌入强度：