一种基于全方向预测误差直方图修改的可逆图像水印算法

摘要

一种基于全方向预测的可逆图像水印方法，包括水印嵌入和水印检测，水印嵌入过程首先将图像分成两个互不相交的像素集S1和S2，然后利用全方位预测方法依次对S1、S2两个像素集预测并得到预测误差，最后对预测误差进行直方图修改以嵌入水印。水印提取过程同样首先将图像分成两个互不相交的像素集S1和S2，然后利用全方位预测方法按照与嵌入时相反的顺序依次对S2、S1对两个像素集预测并得到预测误差，最后从预测误差中提取水印并修改直方图进行图像还原。本发明采用顺序嵌入逆序提取的方式，嵌入后的水印图像能够在提取水印后进行还原，实现了图像水印的可逆性；采用全方位预测方法进行预测，使预测误差直方图具有高度的集中性，实现了较大的嵌入容量；在嵌入过程中使用直方图修改使得对图像影响很小，嵌水印图像具有良好的视觉质量。

主权项

一种基于全方向预测的可逆图像水印方法，包括水印嵌入和水印提取两大部分，其特征在于：将原始图像划分为两个互不相交的像素集S1和S2，所述水印嵌入过程采用顺序嵌入的方式，即按照S1和S2的次序嵌入，然后使用全方向预测水印嵌入方式嵌入；所述全方向预测水印嵌入方式包括使用全方向预测得到预测误差、利用直方图修改方式嵌入水印以及头信息的生成；所述水印提取过程采用逆序提取的方式，即按照S2和S1的次序提取；所述全方向预测水印提取方式包括使用全方向预测得到预测误差、提取水印和头信息以及平移直方图还原图像。图像水印嵌入的过程如下：(1)将原始图像划分为两个互不相交的像素集S1和S2。首先令S为S1，并使用S2中的像素构建全方向预测上下文；(2)使用全方向预测器对S中的像素进行预测，并得到预测误差集E；(3)根据E和指定的嵌入容量，调整扩展参数；(4)使用直方图修改方法在E中嵌入水印数据，得到嵌入后的像素集S′以及对应的附加信息；(5)判断是否已在两个像素集中嵌入，如果是，则执行(6)；否则，令S为S2，使用S1中的像素构建全方向的预测上下文，并跳转到(2)；(6)将嵌入水印的S1′和S2′组合成完整的宿主图像，并使用LSB替换的方法将嵌入过程中产生的附加信息隐藏在该宿主图像中。图像水印的提取过程如下：(1)使用LSB替换的逆过程获取隐藏在宿主图像中的头信息。解析获取的头信息，并用校验和对其进行验证；(2)将宿主图像划分为像素集S1′和S2′。首先令S′为S2′，并使用S1′中的像素构建全方向的预测上下文；(3)使用全方向预测方法对S′中的像素进行预测，并得到预测误差集E′；(4)根据附加信息中的边界表、扩展参数和嵌入数据量对E′进行提取和还原；(5)判断是否已在两个像素集中执行提取及还原，如果是，则执行(6)；否则，令S′为S1′，使用S2中的像素构建全方向的预测上下文，并跳转到(3)；(6)将还原后的S1和S2组合成完整的还原图像。