基于拓扑结构的二进制图像脆弱水印嵌入与提取方法

摘要

一种基于拓扑结构的二进制图像脆弱水印嵌入与提取方法；通过对原始图像分块，然后选取那些可以嵌入信息的隐藏分块；通过基于图形拓扑学原理的隐藏方法来翻转白色(或黑色)像素点，向相应块中嵌入需要的隐藏信息。本发明能快速嵌入、提取隐藏信息；具有理想的隐藏信息容量和视觉隐藏效果。本发明即可进行盲提取，也可保证视觉失真效果在相同级别的情形下，通过原图辅助提供更多的嵌入隐藏信息容量。本发明还可提供一定安全级别的版权保护；也可提供增强型的安全保护。利用本发明，可以对各种形式的二进制图像如书法作品、木版画、扫描图像、手写签名等进行版权标记和完整性检测；能够起到一定程度的版权保护、版权控制、认证作用。

主权项

1.一种基于拓扑结构的二进制图像脆弱水印嵌入方法，其特征在于该方法依次包括：第1、图像分块：首先以像素为单位，对原始图像按照n₁·n₂分块大小进行分块，其中2＜n₁，n₂＜10，每一个分块可以是正方形，也可以是矩形；第2、确定可以嵌入信息的分块集合：所述的可以嵌入信息的分块应当具有如下的性质；第2.1、黑白像素在这一分块中的数目分布均衡，从而在其中进行黑白像素翻转不会引起太大视觉注意的分块：即对于一个n₁·n₂的分块，分块重量在附近，取值范围是其中分块重量是指分块中黑色像素点的数目，是高斯向下取整函数；第2.2、分块中由黑色像素点诱导出的图应该是连通的，即任何顶点之间存在路径相连；第2.3、可以嵌入信息的分块在信息隐藏前后具有拓扑结构不变性，这样能够使得视觉上的失真最小；这里的拓扑结构不变性是指在分块中黑白像素翻转以后，由黑色像素点诱导出来的图连通性不变、一笔画的性质不变；第3、构造可以嵌入信息的分块在隐藏信息前，和隐藏信息后分块的映射对应关系；也就是我们需要给出符合第2.1-2.3要求的可以嵌入信息的分块集合，以及算法来确定翻转像素的位置；这里每个可嵌入信息分块中若有一个像素发生翻转，分块重量的奇偶性发生改变，我们用一个具体分块的奇偶性来表示此分块中的隐藏信息；于是我们可以获得高效的嵌入隐藏信息的方法；第4、需要嵌入的信息通过编码转换的方式转换成二进制序列，然后在末尾加上预先定义的几个字节的终止符，获得准备嵌入的二进制序列b₁b₂...b_l；接下来根据第3步中可以嵌入信息的分块集合，在原始图像中确定备选嵌入信息的分块，在其中按照某种次序，顺序或者逆序选取l个符合要求的可以嵌入信息的分块，在每个可以嵌入信息的分块中嵌入一个比特；那些不属于可嵌入信息分块集合的分块则跳过去不做处理；这里嵌入的顺序可以是对二进制序列b₁b₂...b_l的顺序嵌入，也可以通过加密变换以后，打乱次序后进行嵌入。