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专利号: 2022112615961
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于IWT和插值扩展的可逆水印方法,其特征在于,包括水印嵌入方法,所述方法包括如下步骤:步骤1:将水印图像W根据公式 进行Arnold置乱变换,得到置乱后图像Wi,变换次数K作为水印恢复密钥;

步骤2:将大小为M×N的原始图像L分成大小为m×m的互不重叠图像块步骤3:利用分块图像的方差计算近似平滑度值,选取适当的阈值T将平滑度大于T的作为复杂块,其余作为平滑块,根据所要隐藏的水印信息量,选取平滑度值从小到大排序的前n块平滑块进行插值嵌入,将平滑度排序生成索引信息表作为辅助信息的一部分;

步骤4:对选取的平滑块进行整数小波变换,得到整数小波变换后的图像块L'i,选取L'i的高频部分HHi作为嵌入水印位置;

步骤5:对图像块Li'的高频区域HHi中按照从左到右、从上到下顺序依次选取三个系数为一组三元组利用插值扩展方法进行嵌入水印,如果行中元素少于三个,则从下一行重新开始,当该平滑块嵌入完成后,依据平滑度值判断下一个嵌入水印的子块位置;

1)将像素分成参考像素RP和嵌入像素EP,利用参考像素将水印信息嵌入到嵌入像素中,计算三个像素EP1、EP2、RP之间的总和和均值,记为S和HP;

2)在得到所有的插值像素后,将每个可嵌入像素值EP和它相对应的插值HP做差,得到预测误差PE,PE用来嵌入水印,嵌入1bit水印位d,d∈{0,1},如下式所示:PE=EP‑HP

EP'=2×PE+d+HP

3)在两个嵌入像素中嵌入像素之后,对参考像素进行如下修改:RP'=S‑EP1'‑EP2'

4)在像素改变前后,三元组的总和并不改变,判断三元组的总和取值范围为S<T,在此范围内进行水印嵌入;若在此范围外,则不嵌入水印信息;

步骤6:将水印完全嵌入后,将嵌入完成的高频子块HHi'与对应剩余部分的其他三个子块一起进行逆整数小波变换后,与未使用的平滑块以及复杂块结合,得到嵌入水印的图像L′,并将辅助信息利用无损压缩的方式嵌入到图像中,得到带有辅助信息的载体图像Lw,所述辅助信息包括索引信息表、水印长度,变换次数K、阈值T。

2.根据权利要求1所述的基于IWT和插值扩展的可逆水印方法,其特征在于,若要求嵌入的水印信息较大,则选取所有的平滑块进行水印嵌入,若在所有平滑块的水平方向上完全嵌入后依旧有剩余水印信息,再对平滑块的垂直方向上进行二次嵌入。

3.根据权利要求1或2所述的基于IWT和插值扩展的可逆水印方法,其特征在于,还包括水印提取方法,所述水印提取方法包括如下步骤:S1:在载体图像Lw中提取出辅助信息,依照辅助信息得到水印长度、水印信息的变换次数K和嵌入水印的阈值T;

S2:将提取出辅助信息后的目标图像分成m×m的互不重叠块Lwi,S3:利用分块图像的方差计算图像块的平滑度值,小于阈值T的分块认定为平滑块,其余为复杂块;在平滑块中按照从左到右从上到下的顺序,对图像子块进行水印提取,直到提取出的水印长度与嵌入的水印长度一致;

S4:对图像块Lwi进行整数小波变换,在平滑块的高频子块HH'进行水印信息的提取,在水印信息提取时,利用插值扩展首先对子块从垂直方向上进行提取,垂直方向上全部提取完成后,再对水平方向上进行提取,得到提取水印信息后的高频子块HH”;

S5:将提取水印信息后的高频部分HH”与对应剩余部分的3个子块一起进行逆整数小波变换,与未使用的平滑块和复杂块结合,得到提取水印后的原始图像L”;

S6:对提取出的水印信息依据辅助信息进行逆Arnold变换得到最终水印信息。

4.根据权利要求3所述的基于IWT和插值扩展的可逆水印方法,其特征在于,所述S4中水印提取的具体操作为:

1)将图像像素进行差值计算,得到:

S=EP1'+EP2'+RP'

PE'=EP'‑IP'

其中,EP1'、EP2'分别为水印嵌入后的两个像素,RP'为水印嵌入后修改的参考像素;

2)判断差值PE'的绝对值是否大于2T+1,在此范围内,则对应像素含有水印信息,则水印信息的提取计算公式为:d=mod(PE',2)

像素恢复公式为:

RP=S‑EP1‑EP2。