一种在二值图像上嵌入水印以及提取水印的方法

摘要

一种在二值图像上嵌入水印的方法，包括以下步骤：a.对二值图像提取边缘；b.对边缘点进行分析，计算出可修改像素的优先级；c.将二值图像置乱；d.对水印信号进行卷积编码；e.在置乱的二值图像中嵌入水印图像。一种提取水印的方法，包括以下步骤：a′.将嵌入水印的二值图像进行置乱并分块；b′.对每一子块提取一位水印信息；c′.对水印矩阵进行Viterbi译码，得到要提取的水印。本发明的方法对二值图像的边缘点计算可修改优先级别，水印嵌入时优先考虑级别高的点，可使嵌入水印后的二值图像失真度最小；本发明在二值图象中嵌入一个有意义的水印信号，且水印的提取过程不需要任何原图像信息；同时本发明的方法使水印的保密性与鲁棒性方面均有显著提高。

主权项

1.一种在二值图像上嵌入水印的方法，包括以下步骤：a.对二值图像提取边缘，用一个3×3的窗口从左到右，从上到下扫描全图像，用“1”表示黑像素，“0”表示白像素，对于3×3的窗口内如果像素性质不同(即有黑像素，又有白像素)，且窗口的中心像素值为1，则确定该窗口的中心点是图像的边缘点，其余情况均不是边缘点；记录下这些边缘点，水印的嵌入都在边缘点进行；b.对边缘点进行分析，计算出可修改像素的优先级，以边缘点为中心，在3×3窗口内按照黑白像素的分布将边缘点分为4个优先级；c.将二值图像置乱，将数字二值图像视为一个矩阵，黑点为1，白点为0，应用Arnold变换进行图像置乱，基于位置的图像置乱的Arnold变换可写为： $\left[\begin{array}{c}{x}^{\prime }\\ y^{\prime }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& 2\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]\left(\mathrm{mod}N\right)$其中x、y∈(0，1，2，...，N-1)，表示某一像素点的坐标，x′、y′为变换后的坐标，，而N是图像矩阵的阶数；d.水印预处理，在插入水印之前，对水印进行预处理，由于水印也为数字二值图像，也可将其视为一个矩阵，用卷积码对水印进行编码，即使用卷积码的生成矩阵乘以水印的数字图像矩阵；e.在置乱的二值图像中嵌入水印图像，首先将置乱的二值图像分割成互不相交的M×M大小的子块，M的取值与水印的数据量大小有关，设二值图像大小为N×N，水印图像经卷积编码后大小为I×I，则M＝取整由于置乱后的二值图像被分成I²个所述M×M的子块，正好与水印编码后形成的I×I矩阵一一对应，每一个所述M×M的子块对应I×I水印矩阵相应位置上的点；如果该水印点为0，则在所述M×M的子块中嵌入0，若所述M×M子块内黑像素的点的数目为偶数，则不做任何修改；若所述M×M子块内黑像素的点的数目为奇数，则按照步骤b中所定的优先级，在优先级最高的点中选择一个并修改极性；如果该水印点为1，则在所述M×M的子块中嵌入1，若所述M×M子块内黑像素的点的数目为奇数，则不做任何修改；若所述M×M子块内黑像素的点的数目为偶数，则按照步骤b中所定的优先级，在优先级最高的点中选择一个并修改极性；所有水印信息嵌入完成后，再对图像进行Arnold反变换，得到嵌入水印后的图像。