[发明专利]基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法

摘要

本发明公开了一种基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法，包括水印的嵌入和水印的提取；采用在三维预测误差直方图中通过修改预测误差组的映射关系，舍弃嵌入失真大的映射，映射分为嵌入失真小于等于2的映射和嵌入失真小于等于1的映射，并重建新映射关系的方法嵌入可逆水印，一定程度上避免了图像的失真感，提高了图像的PSNR。本发明可用于秘密信息的隐藏；通过应用基于菱形预测模型的双层嵌入方案和建立不同以往的预测误差组的映射关系；实现了在相同的嵌入容量下获得更少的图像失真。

主权项

1.一种基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法，其特征在于，所述基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法利用彩色图像颜色通道间的相关性，通过菱形预测分别对彩色图像三个颜色通道进行像素值预测，组成预测误差组，在三维预测误差直方图中通过修改预测误差组的映射关系，舍弃嵌入失真大的映射，重建新映射；所述基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法包括水印的嵌入和水印的提取；所述水印的嵌入具体包括：步骤一，对原始彩色图像按照颜色通道进行分离；对原彩色图像按照RGB颜色通道分离三张灰度图像，分别记为R通道、G通道和B通道；步骤二，载体图像预处理；步骤三，计算每张灰度图的预测误差组，对每张灰度图采用菱形预测方案获取阴影点的预测值，跟原始像素值相减，获得阴影点的预测误差序列(e_R1，e_R2，...，e_RN)，(e_G1，e_G2，...，e_GN)，(e_B1，e_B2，...，e_BN)，将三张灰度图像阴影点的预测误差组成预测误差组e_n＝(e_Rn，e_Gn，e_Bn)；步骤四，选择用于嵌入水印的预测误差组，计算每一个预测误差组的局部复杂度LC_i，找到预测误差组的临界值ρ，修改满足LC_i≤ρ的预测误差组的映射来嵌入水印；步骤五，阴影点集水印嵌入，首先在阴影点的预测误差直方图中嵌入水印信息，称为阴影点集水印嵌入；步骤六，空白点集水印嵌入，在空白点的预测误差直方图中嵌入水印信息，称为空白点集水印嵌入，阴影点集嵌入水印信息之后，阴影像素点X_i，J被修改为X′_l，J；用嵌入水印之后的阴影点的像素来预测空白点的像素值，与阴影点集水印嵌入类似，得到三张灰度图像空白点的预测误差直方图，嵌入水印信息；步骤七，将嵌入水印之后的三张灰度图合并，得到嵌入水印后彩色图像IW；所述水印的提取具体包括：步骤一，对嵌入水印后的彩色图像按照RGB颜色通道分离三张灰度；步骤二，读取彩色图像R通道第一行像素的LSBs，取出三个参数的值；步骤三，提取空白点集水印；步骤四，提取阴影点集水印；根据恢复的空白点集的像素值，使用相同方法获取三个通道阴影点的预测误差序列，提取出嵌入负载，恢复原像素值；步骤五，恢复原图；所述水印嵌入的载体图像预处理具体包括：第一步，对彩色图像三个颜色通道的像素进行水印预处理，调整像素值等于边界值0或255的像素点到合理范围内；第二步，构造相对应的三个位图分别记录三个颜色通道中被修改的像素位置，被修改过的位图中标记为1，没有被修改过的标为0，无损压缩三个位图；第三步，清空彩色图像R通道的第一行像素，为使用LSB算法嵌入三个参数：预测误差组的临界值ρ，压缩后的位图尺寸和水印消息大小制造空间，被替换的LSBs和压缩后的位图作为负载的一部分；所述水印的嵌入的阴影点集水印嵌入具体包括：第一步，在嵌入失真小于等于2的映射中嵌入水印，舍弃嵌入失真大于2的映射(0，0，0)→(1，1，1)，重建(1，1，1)的新映射；第二步，对于符合要求的映射进行分类，分为5类，B类为预测误差组(1，1，1)的新建映射：A类：B类：C类：D类：E类：(N1，N2，N3){(N1+1，N2+1，N3+1)第三步，最后将预测误差组中的每个成员和它预测值相加得到处理后的像素值。