专利名称：一种用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入和提取方法
技术领域：
本发明涉及一种多媒体信息传输及安全技术，尤其是涉及一种用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入和提取方法。
背景技术：
随着多媒体技术、计算机技术和网络通信技术的迅速发展，各种类型的数字化多媒体信息正在源源不断地产生、传输并得到广泛应用。其中，数字图像作为一种内容丰富、表达直观和形象生动的多媒体信息，是多媒体信息库中最为重要也是应用最为普遍的一种数字媒体。据统计，人类接受的信息大约70%来自于视觉图像，这就决定了数字图像传输将是人类社会活动中最为频繁也是最为重要的通信手段之一。因此，如何快速地实现数字图像传输，同时使接收到的数字图像保持完整性或者具有原始视觉效果已是当前必须要解决的一个现实问题，这在军事领域、远程诊断、视频会议、证据保全、新闻传媒、金融保险等场合尤为重要。通过信源编码技术可以对传输的数字图像数据进行高效率的压缩，实现在信道资源有限的带宽内传输更多和更高质量的图像信息。目前已提出了许多旨在提高压缩比特率的编码技术方案，这对无差错信道下的数字图像传输是非常有效的。然而，高效率的数字图像压缩编码，也意味着将去除数字图像中大量的冗余信息(空间上和时间上的相关性)，使得编码输出比特流对于传输过程中发生的差错变得非常敏感。一旦传输过程中出现差错现象例如数据包丢失，就很难从接收到的数据中修复出丢失的数据包。目前，用来传输数字图像信号的物理信道例如无线信道和互联网络等，这些信道都是属于有错信道或不可靠信道，无法保证数据能够完全无误地传输。自动重发请求是差错处理方法中常用的一种纠错技术，但是在实时性要求较高的数字图像传输如战场态势监视、视频通信等场合，由于时间的关键性或对时延的敏感性，再重发一次出错数据几乎是不可行的。另外，自动重发请求一般应用在无拥塞的宽带通信网络上，但如果传输过程中数据包丢失正是由于带宽资源有限导致网络拥塞所引起的，这时重传出错数据只能使信道拥塞的情况更为糟糕，丢失的数据包将会更多，从而使接收端重构的数字图像的质量将变得更差。因此，在带宽要求较高的网络通信服务中，自动重发请求也是不合适的。因此，如何在不占用额外带宽的传输条件下，可以实时地修复数字图像传输过程中丢失的数据块，使得接收到的数字图像具有原始的视觉效果已是当前多媒体信息传输及安全技术领域中一个有待解决的迫切问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在无需提高传输码率和增加额外传输带宽的前提下，能够将待传输的数字图像的主要信息嵌入到自身中的用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入方法，及一种无传输时延，且能够有效地降低数字图像在传输过程中因数据包丢失引起的视觉错误感受，并能够实时地实现数字图像错误隐藏的数字水印提取方法。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入方法，其特征在于具体包括以下步骤:①-1、在数字图像发送端，假设待传输的原始数字图像为Sbit灰度图像，记为F，将F中坐标位置为(i，j)的像素点的像素值记为f(i，j)，其中，O彡f(i，j)彡255，I < i < I，I < j < J，I表示F的宽度，J表示F的高度，不失一般性，在此假设I=J ；①-2、对F进行预处理，得到预处理后的数字图像，记为F’，将F’中坐标位置为(i, j)的像素点的像素值记为f’ (i, j)，其中，O < f’ (i, j) ( 255 ;然后对F’进行归一化处理，得到归一化处理后的数字图像，记为F’ ’，将F’ ’中坐标位置为(i，j)的像素点的像素值记为广(i，j)，f，，(i，j)=f，(i，j)/255，其中，O 彡 f’’ (i, j) ( I ；①-3、对F’ ’进行L级二维离散小波分解，得到每级对应的一个第一小波逼近子图和三个方向的第一小波细节子图，将对F’ ’进行第I级二维离散小波分解得到的第一小波逼近子图记为FA1，将对F’ ’进行第I级二维离散小波分解得到的第r个方向的第一小波细节子图记为 FDiw，其中，L 彡 2,1 ^ I ^ L7T=I^1SjFA1 的分辨率为(I/21) X (J^1)7FDiw的分辨率为(I/21) X (J/21)；①-4、将第L级对应的第一小波逼近子图F\中的所有小波域系数的系数值、第L-1级对应的第一小波逼近子图FAw中的所有小波域系数的系数值及第L-1级对应的第r’个方向的第一小波细节子图FDhy)中的所有小波域系数的系数值均放大q倍，将放大后的第L级对应的第一小波逼近子图记为FA’ y将放大后的第L-1级对应的第一小波逼近子图记为FA’ H，将放大后的第L-1级对应的第r’个方向的第一小波细节子图记为FD’ hy)，其中，FAl 和 FA’ L 的分辨率均为(I/2L) X (J/2l)，FAm、FA' 和 FDwn、FD’ l-m)的分辨率均为(1/21 X (J/21-1)，r’ 的值为I或2或3，q的取值为FA’ 中的最大系数值不超过255时的放大倍数；①-5、将FA’ L分解为小数部分第一小波逼近子图FAD’ L和整数部分第一小波逼近子图FAI’ L,将FA’ 分解为小数部分第一小波逼近子图FAD’ 和整数部分第一小波逼近子图FAI’ H，将FD’ L_1(r.)分解为小数部分第一小波细节子图FDD’卜1(,，)和整数部分第一小波细节子图 FDI’ n)，其中，FAD’ L 和 FAI’ L 的分辨率均为(I/21) X (J/2L)，FAD’ FAI' 和FDD’础，)、FDI\_1(r，)的分辨率均为(I/2H) X (J/2H)；①-6、将FAI\中的每个小波域系数的系数值转化为Sbit 二进制值，然后按照逐行扫描方式扫描FAI’L中的每个小波域系数的8bit 二进制值，顺序地排列成一个一维二进制序列，记为FAI’_B，再将FAI’_B作为待嵌入的二值数字水印，其中，FAI’_B的长度为I/2lXJ/2lX8 ；①-7、根据FAI’_B中的每位二进制值，按照逐行扫描方式顺序地对FADY1中的每个小波域系数的系数值进行二值量化处理，实现二值数字水印的嵌入，将经二值量化处理后得到的第L-1级对应的小数部分第一小波逼近子图记为FAD’’H，将FAD’ ’η中坐标位置为(V1, U的小波域系数的系数值记为fad’ ’ L1 ( Μ, U，当 fai，_b((iL_「l) X J"-1+(JV1-D)=O 时，如果 fad’Η( H，JV1)彡 0，则令fad’ ’ η (V1, JV1) =0.25，如果 fad’ (i^, ^1)〈0，则令 fad’ ’ (i^, ^1) =-0.25 ；当 fai，_b((iL_「l) X J/21"1+(JV1-1) )=1 时，如果 fad' (i^, J-^1)彡 O,贝丨J 令fad’’H (V1JV1)=0.75，如果 fad’η (Uh)〈O，则令 fad’’ η 匕―” ^1) =_0.75，其中，fai' _b ((i^-1) X J/2^1+ (Jl^1-1))表示 FAI’_B 中的第(i^-1) X J/2^1+(jL_rl)位二进制值，fad’n (I1^V1)表示FAD’h中坐标位置为(I1^V1)的小波域系数的系数值，FAD’’η的分辨率为α/2Μ) X (J/21-1)；同样根据FAI’ _B中的每位二进制值，按照逐行扫描方式顺序地对FDD’ 中的每个小波域系数的系数值进行二值量化处理，实现二值数字水印的嵌入，将经二值量化处理后得到的第L-1级对应的第r’个方向的小数部分第一小波细节子图记为FDD’’η㈧，将FDD’ ’ L_1(r’)中坐标位置为Qh，JV1)的小波域系数的系数值记为fdd’ ’ L_1(r’) (iH，JV1)，当 fai，_b (IAl-1XJ"-1+(U) XJ/2M+jL_1)=0 时，如果 fdd\_1(r，) (iL-1, JV1)彡 ，则令fdd’ ’ L_1(r’) Qh，U=0.25，如果 fdd，L_1(r’) Qh，JV1XO,则令 fdd，’ L_1(r’) (V” Jw) =-0.25 ；当 fai，_b (IAl-1XJ"-1+(U) XJ/2M+jL_1)=l 时，如果 fdd\_1(r，) (iL-1, JV1)彡 ，则令fdd’ ’ L_1(r’) Qh，D=0.75，如果 fdd，L_1(r’) Qh，JV1XO,则令 fdd，’ L_1(r’) (V” Jw) =-0.75，其中，fai’_b (IAl-1X χ/2Η+αΗ-1) XJ/2^+jL_1)表示 FAI’_B 中的第 I"-1 X J"-1+(L1-1) XJ/2M+jL_1 位二进制值，fdd’ L_1(r.) Qh，JV1)表示 FDD’ L_1(r.)中坐标位置为 Qh，JV1)的小波域系数的系数值，FDD’ ’ 的分辨率为(Ι/2Μ) X (J/21-1)；①-8、将FAD’ ’ η和FAI’ 中的所有小波域系数的系数值均缩小q倍，然后将缩小后的FAD’ ’ η和缩小后的FAI’ η组合成第L-1级对应的新的第一小波逼近子图，记为FA’ ’ η，其中，FA’ ’ η 的分辨率为(I/2H) X (J"-1);同样将 FDD’ ’ (r.)和 FDI’ L_1(r.)中的所有小波域系数的系数值均缩小q倍，然后将缩小后的FDD’ ’ M(r，)和缩小后的FDI’ L_ltf)组合成第L-1级对应的第r’个方向的新的第一小波细节子图，记为？0’\_&，)，其中， ’\_1( ，)的分辨率为α/2Μ) X (J/2H)；①-9、当r’ =1时，对FA’ ’ H、FD’ ’卜&，)、第L-1级对应的第2个方向的第一小波细节子图FDm⑵、第L-1级对应的第3个方向的第一小波细节子图FDM(3)，进行L-1级二维离散小波逆变换，得到嵌入有二值 数字水印的数字图像，记为F’ ’ ’，其中，F’ ’ ’的分辨率为IXJ;当r’ =2时,对FA’ ’ ^^FD' ’ 第L-1级对应的第I个方向的第一小波细节子图 队_1(1)、第L-1级对应的第3个方向的第一小波细节子图FDM(3)，进行L-1级二维离散小波逆变换，得到嵌入有二值数字水印的数字图像，记为F’ ’ ’，其中，F’ ’ ’的分辨率为IXJ ；当r’ =3时,对FA’ ’’ 第L-1级对应的第I个方向的第一小波细节子图 队_1(1)、第L-1级对应的第2个方向的第一小波细节子图FDm⑵，进行L-1级二维离散小波逆变换，得到嵌入有二值数字水印的数字图像，记为F’ ’ ’，其中，F’ ’ ’的分辨率为IXJ ；①-10、将F’’’恢复为Sbit灰度图像，记为F’’’’，然后将F’’’，分块打包传输。所述的步骤①-2中对F进行预处理的具体过程为:①-2-a、将F分割成
2,2,
个互不重叠的尺寸大小为2ιΧ2ι的图像块，其中，L彡2 ;φ-2-Ικ将F中当前待处理的图像块定义为当前图像块 ’①-2-c、判断当前图像块中的每个像素点的像素值是否均为O，如果是，则将当前图像块中的每个像素点的像素值均置为1，然后执行步骤①-2-d，否则，直接执行步骤①-2-d;①-2-d、将F中下一个待处理的图像块作为当前图像块，然后返回步骤①-2-c继续执行，直至F中的所有图像块均处理完毕，得到预处理后的数字图像，记为F’。所述的步骤①-6中将FAI’_B中的第x位二进制值记为fai’_b (X) , fai，_b (X) =Bin (fai，L_db (iL, jL)，y),其中，1 ^ x ^ I/2LXJ/2LX8,x=(iL-l) X J/2LX8+(jL-l) X8+y, I 彡 y 彡 8，I 彡 iL 彡(I/2L)，I ( jL ( (J/2L)，fai’ L-db (iL, jL)表示FAI’ L中坐标位置为Ql，Jl)的小波域系数的8bit 二进制值，Bin (fai’ L_db (iL, jL)，y)表示从 fai’ L_db (iL, jL)中提取出第 y 位二进制值。一种用于数字图像错误隐藏的数字水印提取方法，其特征在于具体包括以下步骤:②-1、在数字图像接收端，假设接收到的数字图像为一幅8bit灰度图像，记为tf，将tf中坐标位置为a’，j’)的像素点的像素值记为tf a’，j’)，其中，
O( tf (i，，j’)彡255，I彡i’彡I’，I彡j’彡J’，I’表示TF的宽度，J’表示TF的高度，不失一般性，在此假设I’ =T，且TF的分辨率与数字图像发送端的原始数字图像的分辨率相同；②-2、对TF进行归一化处理，得到归一化处理后的数字图像，记为TF’，将TF’中坐标位置为a’，j’)的像素点的像素值记为tf’ α’，j’)，tf’ α’，j’)=tf(i’，j’)/255，其中,0 彡 tf’(i’，j’)彡 I ;
②-3、对TF’进行L级二维离散小波分解，得到每级对应的一个第二小波逼近子图和三个方向的第二小波细节子图，将对TF’进行第I级二维离散小波分解得到的第二小波逼近子图记为TFA1，将对TF’进行第I级二维离散小波分解得到的第r个方向的第二小波细节子图记为TFDiw，其中，L彡2，I彡I彡L，r=l, 2，3，TFA1的分辨率为(I’ /21) X (J’ /21)，TFDiw 的分辨率为(I’ /21) X (J’ /21)；②-4、将第L-1级对应的第二小波逼近子图TFAm中的所有小波域系数的系数值、第L-1级对应的第r’个方向的第二小波细节子图TFDm㈧中的所有小波域系数的系数值均放大q倍，将放大后的第L-1级对应的第二小波逼近子图记为TFA’ H，将放大后的第L-1级对应的第r’个方向的第二小波细节子图记为TFD’卜1(,，)，其中3 4卜1、了 队_1(,，)、了 4’ 和TFD' L_1(r.)的分辨率均为(I’ /2^1) X (J’ /2^1)，r’的值为I或2或3，q的取值为TFA’ 中的最大系数值不超过255时的放大倍数；②-5、将TFA’ η分解为小数部分第二小波逼近子图TFAD’ 和整数部分第二小波逼近子图TFAI’ H，将TFD’ L_1(r.)分解为小数部分第二小波细节子图TFDD’卜1(,，)和整数部分第二小波细节子图 TFDI’ Ηγ)，其中，TFAD’ H、TFAI’ 和 TFDD’ L_1(r.)^TFDI' (r.)的分辨率均为(I’ /2^1) X (J’ /2^1)；②-6、按照逐行扫描方式顺序地对TFAD’h中的每个小波域系数的系数值进行二值判别，返回O或I逻辑值，然后按照逐行扫描方式顺序地对tfdd’h㈧中的每个小波域系数的系数值进行二值判别，返回O或I逻辑值，再将所有返回的O或I逻辑值顺序地存放于一个一维二进制数字水印序列TFAI’_B中，将TFAI’_B中的第 X’ 位二进制值记为 tfai’ _b (x，),如果 abs (tfad，(i，卜” j’ ^1)) e [O, 0.5),贝丨J当 x，=(i，卜「1) X J，/2L-1+j，η 时令 tfai’_b(x’)=0,如 ^ abs (tfad' (i' ^1, j' ^1)) e[0.5,1),贝丨J 当 X，=(i，[—「Ι) X J，/2L-1+j，η 时令 tfai’_b(x’)=1 ;如果 abs (tfdd，h (r’)(i，H，j’ η) ) e [0，0.5)，则当 X’ =1，/21-1 X J’ /2^1+ (i，L-「l) X J’ /2w+j' 时令 tfai’ _
权利要求
1.一种用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入方法，其特征在于具体包括以下步骤: ①-1、在数字图像发送端，假设待传输的原始数字图像为Sbit灰度图像，记为F，将F中坐标位置为(i, j)的像素点的像素值记为f (i, j),其中,O≤ f (i, j) ( 255,I≤ i ≤ I，I≤ j≤ J，I表示F的宽度，J表示F的高度，不失一般性，在此假设I=J ； ①-2、对F进行预处理，得到预处理后的数字图像，记为F’，将F’中坐标位置为(i，j)的像素点的像素值记为f’ (i, j)，其中，O < f’ (i, j) ( 255 ;然后对F’进行归一化处理，得到归一化处理后的数字图像，记为F’’，将F’’中坐标位置为(i，j)的像素点的像素值记为广(i，j)，f，，(i，j)=f，(i，j)/255，其中，O ≤ f’’ (i, j) ( I ； ①-3、对F’ ’进行L级二维离散小波分解，得到每级对应的一个第一小波逼近子图和三个方向的第一小波细节子图，将对F’ ’进行第I级二维离散小波分解得到的第一小波逼近子图记为FA1，将对F’ ’进行第I级二维离散小波分解得到的第r个方向的第一小波细节子图记为FDiw，其中，L≤ 2，1≤ I≤ Ur=UJFA1的分辨率为(I/21) X (J^1)7FDiw的分辨率为(I/21) X (J/21)； ①_4、将第L级对应的第一小波逼近子图F\中的所有小波域系数的系数值、第L-1级对应的第一小波逼近子图FAm中的所有小波域系数的系数值及第L-1级对应的第r’个方向的第一小波细节子图FDMfr，)中的所有小波域系数的系数值均放大q倍，将放大后的第L级对应的第一小波逼近子图记为FA’ y将放大后的第L-1级对应的第一小波逼近子图记为FA’h，将放大后的第L-1级对应的第r’个方向的第一小波细节子图记为FD\_lfr，)，其中，FAl和FA’ L的分辨率均为(I/2L) X (J/2l)，FAM、FA’ 和FD^)、FD’ 的分辨率均为(1/2^1) X (J/21-1)，r’的值为I或2或3，q的取值为FA’ 中的最大系数值不超过255时的放大倍数； ①-5、将FA’ L分解为小数部分第一小波逼近子图FAD’ L和整数部分第一小波逼近子图FAI’ L,将FA’ η分解为小数部分第一小波逼近子图FAD’ 和整数部分第一小波逼近子图FAI’ H，将FD’ L_1(r.)分解为小数部分第一小波细节子图FDD’卜1(,，)和整数部分第一小波细节子图 FDI’ n)，其中，FAD’ L 和 FAI’ L 的分辨率均为(I/21) X (J/2L)，FAD’ FAI' 和FDD’础，)、FDI\_1(r，)的分辨率均为(I/2H) X (J/2H)； ①-6、将FAI’ L中的每个小波域系数的系数值转化为Sbit 二进制值，然后按照逐行扫描方式扫描FAI’ L中的每个小波域系数的8bit 二进制值，顺序地排列成一个一维二进制序列，记为FAI’ _B，再将FAI’ _B作为待嵌入的二值数字水印，其中，FAI’ _B的长度为I/2lXJ/2lX8 ； ①-7、根据FAI’_B中的每位二进制值，按照逐行扫描方式顺序地对FAD’h中的每个小波域系数的系数值进行二值量化处理，实现二值数字水印的嵌入，将经二值量化处理后得到的第L-1级对应的小数部分第一小波逼近子图记为FAD’’H，将FAD’ ’η中坐标位置为(V1, U的小波域系数的系数值记为fad’ ’ L1 ( Μ, U，当 fai，_b((iL_「l) X J"-1+(JV1-D)=O 时，如果 fad’Η( H，JV1)彡 0，则令fad’ ’ η (V1, JV1) =0.25，如果 fad’ (i^, ^1)〈0，则令 fad’ ’ (i^, ^1) =-0.25 ；当 fai，_b((iL_「l) X J/21"1+(JV1-D)=I 时，如果 fad' (i^, J-^1)彡 O,贝丨J 令fad’’H (V1JV1)=0.75，如果 fad’η (Uh)〈O，则令 fad’’ η 匕―” ^1) =_0.75，其中，fai,_b((iL-1-D X J/2M+(Jm-D)表示 FAI’_B 中的第位二进制值，fad’n (I1^V1)表示FAD’h中坐标位置为的小波域系数的系数值，FAD’’η的分辨率为α/2Μ) X (J/21-1)； 同样根据FAI’ _B中的每位二进制值，按照逐行扫描方式顺序地对FDD’ L_ltf)中的每个小波域系数的系数值进行二值量化处理，实现二值数字水印的嵌入，将经二值量化处理后得到的第L-1级对应的第r’个方向的小数部分第一小波细节子图记为FDD’ Y1㈧，将FDD’ ’ L_1(r’)中坐标位置为Qh，JV1)的小波域系数的系数值记为fdd’ ’ L_1(r’) (iH，JV1)，当 fai，_b (IAl-1XJ"-1+(U) XJ/2M+jL_1)=0 时，如果 fdd\_1(r，) (iL-1, JV1)彡 ，则令fdd’ ’ L_1(r’) Qh，U=0.25，如果 fdd，L_1(r’) Qh，JV1XO,则令 fdd，’ L_1(r’) (V” Jw) =-0.25 ；当 fai，_b (IAl-1XJ"-1+(U) XJ/2M+jL_1)=l 时，如果 fdd\_1(r，) (iL-1, JV1)彡 ，则令fdd’ ’ L_1(r’) Qh，D=0.75，如果 fdd，L_1(r’) Qh，JV1XO,则令 fdd，’ L_1(r’) (V” Jw) =-0.75，其中，fai’_b (IAl-1X χ/2Η+αΗ-1) XJ/2^+jL_1)表示 FAI’_B 中的第 I"-1 X J"-1+(L1-1) XJ/2M+jL_1 位二进制值，fdd’ L_1(r.) Qh，JV1)表示 FDD’ L_1(r.)中坐标位置为 Qh，JV1)的小波域系数的系数值，FDD’ ’ 的分辨率为(Ι/2Μ) X (J/21-1)； ①-8、将FAD’ ’ η和FAI’ η中的所有小波域系数的系数值均缩小q倍，然后将缩小后的FAD’ ’ η和缩小后的FAI’ η组合成第L-1级对应的新的第一小波逼近子图，记为FA’ 其中，FA’ ’ η的分辨率为(I/2H) X (J/2H);同样将FDD’ ’ (r.)和FDI’ L_1(r.)中的所有小波域系数的系数值均缩小q倍，然后将缩小后的FDD’ ’ L_ltf)和缩小后的FDI’ L_ltf)组合成第L-1级对应的第r’个方向的新的第一小波细节子图，记为FD’ ’卜&)，其中，FD’ ’ L_ltf)的分辨率为(I"-1) X (J/21-1)； ①-9、当r’ =1时，对FA’ ’ h、FD’ ’ ^從)、第L-1级对应的第2个方向的第一小波细节子图FDm⑵、第L-1级对应的第3个方向的第一小波细节子图FDM(3)，进行L-1级二维离散小波逆变换，得到嵌入有二值数字水印的数字图像，记为F’ ’ ’，其中，F’ ’ ’的分辨率为IXJ ；当r’ =2时，对FA’’H、FD’\_ltf)、第L-1级对应的第I个方向的第一小波细节子图 队_1(1)、第L-1级 对应的第3个方向的第一小波细节子图FDM(3)，进行L-1级二维离散小波逆变换，得到嵌入有二值数字水印的数字图像，记为F’ ’ ’，其中，F’ ’ ’的分辨率为IXJ ； 当r’ =3时，对FA’’H、FD’\_ltf)、第L-1级对应的第I个方向的第一小波细节子图 队_1(1)、第L-1级对应的第2个方向的第一小波细节子图FDm⑵，进行L-1级二维离散小波逆变换，得到嵌入有二值数字水印的数字图像，记为F’ ’ ’，其中，F’ ’ ’的分辨率为IXJ ； ①-10、将F’’’恢复为Sbit灰度图像，记为F’’’’，然后将F’’’，分块打包传输。
2.根据权利要求1所述的一种用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入方法，其特征在于所述的步骤①-2中对F进行预处理的具体过程为:①-2-a、将F分割成彳个互不重22叠的尺寸大小为2ιΧ2ι的图像块，其中，L > 2 ; -2-b、将F中当前待处理的图像块定义为当前图像块； -2-c、判断当前图像块中的每个像素点的像素值是否均为O，如果是，则将当前图像块中的每个像素点的像素值均置为1，然后执行步骤①-2-d，否则，直接执行步骤①-2-d -2-d、将F中下一个待处理的图像块作为当前图像块，然后返回步骤①-2-c继续执行，直至F中的所有图像块均处理完毕，得到预处理后的数字图像，记为F’。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入方法，其特征在于所述的步骤①-6中将FAI’_B中的第X位二进制值记为fai' _b (x) , fai' _b (x) =Bin (fai' L_db (iL, jL), y),其中，I ^ x ^ I/2LXJ/2LX8,x=(iL-l) X J/2LX8+(jL-l) X8+y, I 彡 y 彡 8，I 彡 iL 彡(I/2L)，I ( jL ( (J/2L)，fai' L-db (iL, jL)表示FAI’ L中坐标位置为Ql，Jl)的小波域系数的8bit 二进制值，Bin (fai' L_db (iL, jL)，y)表示从 fai’ L_db (iL, jL)中提取出第 y 位二进制值。
4.一种用于数字图像错误隐藏的数字水印提取方法，其特征在于具体包括以下步骤:②-1、在数字图像接收端，假设接收到的数字图像为一幅Sbit灰度图像，记为TF，将TF中坐标位置为(i，，j’)的像素点的像素值记为tf (i，，j’)，其中，O彡tf (i，，j’)彡255，I彡i’彡I’，I彡j’彡J’，I’表示TF的宽度，J’表示TF的高度，不失一般性，在此假设I’=T，且TF的分辨率与数字图像发送端的原始数字图像的分辨率相同； ②-2、对TF进行归一化处理，得到归一化处理后的数字图像，记为TF’，将TF’中坐标位置为(i，，j，)的像素点的像素值记为tf’ (i，，j，)，tf，(i’，j’)/255，其中，0( tf，(i，，j，)彡 I ; ②-3、对TF’进行L级二维离散小波分解，得到每级对应的一个第二小波逼近子图和三个方向的第二小波细节子图，将对TF’进行第I级二维离散小波分解得到的第二小波逼近子图记为TFA1，将对TF’进行第I级二维离散小波分解得到的第r个方向的第二小波细节子图记为TFDiw，其中，L彡2，I彡I彡L，r=l, 2，3，TFA1的分辨率为(I’ /21) X (J’ /21)，TFDiw 的分辨率为(I’ /21) X (J’ /21)； ②-4、将第L-1级对应的第二小波逼近子图TFAm中的所有小波域系数的系数值、第L-1级对应的第r’个方向的第二小波细节子图TFDm㈧中的所有小波域系数的系数值均放大q倍，将放大后的第L-1级对应的第二小波逼近子图记为TFA’ H，将放大后的第L-1级对应的第r’个方向的第二小波细节子图记为TFD’ Kr，)，其中，TFAh、TFDh(,，)、TFA’ 和TFD' L_1(r.)的分辨率均为(I’ /2^1) X (J’ /2^1)，r’的值为I或2或3，q的取值为TFA’ 中的最大系数值不超过255时的放大倍数； ②-5、将TFA’ η分解为小数部分第二小波逼近子图TFAD’ 和整数部分第二小波逼近子图TFAI’ H，将TFD’ L_1(r.)分解为小数部分第二小波细节子图TFDD’卜1(,，)和整数部分第二小波细节子图TFDI’卜&，)，其中，TFAD’⑴TFAI’ 和TFDD’卜此)、TFDI’ (r.)的分辨率均为(I，/2^1) X (J，/2^1)； ②_6、按照逐行扫描方式顺序地对TFAD’ η中的每个小波域系数的系数值进行二值判另O，返回O或I逻辑值，然后按照逐行扫描方式顺序地对TFDD’ 中的每个小波域系数的系数值进行二值判别，返回O或I逻辑值，再将所有返回的O或I逻辑值顺序地存放于一个一维二进制数字水印序列TFAI’ _B中，将TFAI’ _B中的第X’位二进制值记为tfai’ _b (x’)，如果 abs(tfad’ (i，卜” j’ ^1)) e [Ο, 0.5)，贝丨J 当 x’ =(i’ L_「l) X J’ /21"1+j’ 时令 tfai’ _b(x，)=0,如果 absUfad’HQ’H, jW e [0.5,1),贝丨J 当 x，= (i，卜「1) X J，/2L-1+j，h时令 tfai’_b(x’)=1 ;如果 abs (tfdd ，η Cr’)(i，η, j’η)) e [0,0.5),贝丨J 当 x’=Γ/2ΗχΤ/2Η+α’Η_1) ΧΓ/2η+」’η 时令 tfai，_b(x，)=0，如果 abs (tfdd，L_1(r’)(i，h，j’ h) ) e [0.5，I)，则当 X’ =1，/2^1 X J’ /2^1+ (i，L-「l) X J’ /2w+j' 时令 tfai’ _b(x’)=l，其中，TFAI，_B 的长度为 2X (I' /2W) X (J，/2M)，I 彡 x’ 彡 I，/2LX J，/2LX 8，1( i’ H ( (I，/2^1)，I 彡 j’ H ( (J，/21-1)，abs ()表示取绝对值函数，tfad’ (i，h，j’ h)表示tfad’ L1中坐标位置为a’ L_1; j’ ^1)的小波域系数的系数值，tfdd’ L_ltf) a’ L_1; j’ ^1)表示TFDD’h⑷中坐标位置为(i’H，j’H)的小波域系数的系数值； ②-7、将TFAI’_B中从第I位二进制值开始，以8bit为单元，顺序地转化为一个一维十进制整数的数字水印序列，记为TFAI’’_B，其中，了 八1’’_8的长度为/2S然后将TFAI’ ’ -B中的每个十进制整数均缩小q倍，得到一个一维实数表示的数字水印序列，记为 TFAI，’ ’ _B，其中，TFAI，’ ’ _B 的长度为 I，/2LX J，/t ； ②_8、按照先行后列的排列顺序，将TFAI’ ’ ’ _B转化为与第L级对应的第二小波逼近子图TFA^分辨率相同的二维数字水印，记为TFAI’ ’ ’ ’_B，将TFAI’ ’ ’ ’ _B中坐标位置为 a’ L, j’ L)的系数的系数值记为 tfai’ ’ ’ ’ _b (i’ L, j’ L)，tfai’ ’ ’ ’ _b (i’ L, j’ L) =tfai’ ’ ’ _b(z’)，其中，表示 TFAI’’’_B 中的第 z’ 位实数值，I 彡 i'L ^ (I' /2L),i 彡 j，L 彡(J，/2L)，i，l=quotient((z，-1)，(j，/2l))+i，j，l=mod((z，-1)，(j，/2l))+i，QUOTIENT ()表示求商的整数部分函数，MOD 0表示求余函数； ②-9、对第L级对应的第二小波逼近子图TF\中的小波域系数逐一检查，如果小波域系数的系数值为0，则用TFAI’ ’ ’ ’ _B中与该小波域系数坐标位置相同的系数的系数值代替，得到第L级对应的新的第二小波逼近子图，记为TF\_N，将TFA0中坐标位置为(i，L，j’ L)的小波域系数的系数值记为tfaL_n (i，L，j’ L)，
全文摘要
本发明公开了一种用于数字图像错误隐藏的数字水印嵌入和提取方法，该数字水印嵌入方法将数字水印技术引入到图像传输过程中，通过提取图像作品主要信息作为数字水印，在数字图像发送端将数字水印嵌入到自身中再进行分块传输，由于不需要改变现有发送端的信源和信道编码方案，因此不会增加任何传输码率和占用额外传输带宽；该数字水印提取方法在数字图像接收端能够将嵌入的数字水印即图像的主要信息提取出来，可以实时地修复传输过程中丢失的图像数据块，因此不会增加任何传输时延，并且能够有效地降低数字图像在传输过程中因数据包丢失引起的视觉错误感受。
文档编号G06T1/00GK103198446SQ201310113089
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者周亚训, 郑世超, 殷丹丹, 彭胜喜, 齐亚伟, 徐星辰 申请人:宁波大学