基于整数小波的无损图象数字水印方法

摘要

基于整数小波的无损图象数字水印方法，涉及用计算机软件，在数字图象中嵌入数据，并可无损恢复的处理。其中包括嵌入数字水印和提取数字水印两大部分。第一部分包括：第一次灰度直方图调整、小波正变换、数据嵌入、小波反变换、第二次灰度直方图调整，形成加水印图象。第二部分包括：第三次灰度直方图调整、小波正变换、数据提取、小波反变换、第四次灰度直方图调整，恢复初始图象。本发明通过灰度动态范围调整等综合技术，成功地将数据嵌入视觉最不敏感的整数小波变换区域，保证了嵌入数据前后的图象视觉差别最小，能使包括与图象有关的文字、图象、语音等信息的数字水印及原始图象均能100％恢复，实现无损数字水印。本发明广泛应用于医疗、保险、电子银行、远程教学、交通违章、保密通讯、视听产品等。

主权项

1.基于整数小波的无损图象数字水印方法，其特征在于：通过小波变换和灰度直方图调整，实现无损图象数字水印，该数字水印方法共分二个部分，共计十个步骤：第一部分为嵌入数字水印的编码，分以下五个步骤进行：第一步是第一次灰度直方图调整：用数学统计程序对原始图象进行直方图统计，找出灰度出现最少的边带并处理掉，经第一次直方图处理后，使原始图象直方图左右变成零，或称为直方图主体；第二步是小波正变换：通过计算机编制的小波变换程序，将直方图主体的空间域变成小波域，小波域具有的多分辨率特性和去除图像相关性的特性，使水印数据嵌入在高分辨率区域，视觉上感到失真就比较小，同时可以增加压缩性能，以便嵌入更多的水印数据；第三步是嵌入数据和密钥：嵌入数字水印的数据前，先采用算术编码对原来的位平面数据进行无损压缩，然后选择位平面，将数据嵌入，嵌入的数据有三部分：一是外来待传送数据，二是本发明第一步统计出直方图主体以外的灰度边带数据，三是原位平面压缩后的数据，嵌入的位平面的选择：嵌入的位平面为小波域高频次的次低位平面，密钥的嵌入：采用散列哈希函数运算，是用模运算完成的；第四步为小波反变换：水印数据和密钥嵌入后，通过整数提升小波变换可以从小波域变换到空间域。这种变换是无损的，有利于将来的数据和图象的无损恢复。第五步为第二次灰度直方图调整，最后形成加水印图象：用数字图象处理软件对直方图进行循环位移调整，使直方图均值靠近原始图象的均值，使嵌入数据前后的亮度一致，目的是改善信号噪声比。第二部分为提取数字水印的译码，可以看成与嵌入数字水印的步骤相反的操作，也分以下五个步骤进行：第六步为第三次灰度直方图逆变换：调用采用了与第二次灰度直方图调整相反的方法的软件，获得与第五步相反的直方图循环位移，目的是恢复作用；第七步为小波正变换：通过与第四步相同的小波变换软件进行变换，只是将空间域变换成小波域，以便在小波域内进行第八步解密和提取数据；第八步为解密，提取数据：采用算术编码提取传送数据和第一次灰度直方图调整的灰度边带数据，从指定分辨率区域的指定位平面提取数据，解密：用哈希函数解密，最后恢复小波域的位平面数据；第九步为小波反变换：将小波变换域图象，反变换成直方图主体的空间域图象；第十步为第四次灰度直方图调整：调用采用了与第一次灰度直方图调整相反的方法的软件，将直方图主体恢复成原来灰度直方图，就是恢复原来的图象。