一种基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法与流程

技术特征：

1.一种基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法，其特征在于，该方法包括：

水印嵌入流程：将水印图像按拉普拉斯金字塔变换分解后采用三值抖动调制方法嵌入到经过预处理、小波变换、量化、分块与奇异值分解后的JPEG2000图像中，并进行EBCOT编码，得到含水印的JPEG2000图像；

水印提取流程：对嵌入水印的图像进行解码后一方面通过奇异值分解与三值抖动调制方法得到水印的位平面信息，继而重建水印的拉普拉斯金字塔并通过拉普拉斯金字塔逆变换重构原始水印，另一方面进行小波逆变换并进行后处理，得到具有不同分辨率的JPEG2000图像。

2.根据权利要求1所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法，其特征在于，所述水印嵌入流程包括下列步骤：

11)将水印图像按拉普拉斯金字塔变换分解成尺寸各异的三层图像G₂、L₁和L₀，作为双精度存储L₁和L₀，并分别对G₂、L₁和L₀进行三值(-1,0,1)位平面分解；

12)预处理JPEG2000图像，将JPEG2000图像中的各个分量的动态范围调整为标准动态范围，得到预处理过的JPEG2000图像；

13)对步骤12)中得到的预处理过的JPEG2000图像进行3级小波变换，分解产生LH，HL和HH的3个高频分量LH_j，HL_j和HH_j以及LL的1个低频分量LL₀，其中j＝1,2,3，LL₀即为原始图像；

14)分量的系数矩阵被称为子带，对步骤13)中得到的LH_j，HL_j和HH_j以及LL₀所对应的子带，根据其动态范围选择量化步长Δ进行量化，得到量化后的JPEG2000图像；

15)根据步骤14)中得到的量化后的JPEG2000图像选择嵌入子带；

16)对步骤15)中得到的嵌入子带中的每个2×2子块进行奇异值分解，取出每个子块中的第一个奇异值采用三值抖动调制的方法嵌入水印比特，得到嵌入水印比特后的子带；

17)将步骤16)中得到的嵌入水印比特的子带进行EBCOT两级编码，第—级是多通道编码，以上下文的二元算术编码为基础；第二级是在第一级编码的基础上进行分层处理、打包操作并最终封装成码流得到嵌入水印后的JPEG2000图像。

3.如权利要求2所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印算法，其特征在于，所述拉普拉斯金字塔变换包括构造高斯金字塔和变换高斯金字塔为拉普拉斯金字塔。

4.如权利要求3所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印算法，其特征在于，所述构造高斯金字塔具体为：记水印图像为G₀，作为高斯金字塔的底层，高斯金字塔的第1层图像为G_l，w为一个二维的可分离的窗口函数，即低通滤波器；利用w对G_l进行缩放，确保图像缩放后的色彩变化不产生接缝效应，继而形成了包含G₀,G₁...G_n各层的高斯金字塔，其中G₀为塔底，G_n为顶层塔尖。

5.如权利要求4所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印算法，其特征在于，所述变换高斯金字塔为拉普拉斯金字塔具体为：水印图像通过高斯金字塔变换生成各层图像G₀,G₁...G_n；使用插值方法对各层图像G_l进行填充，得到扩张后的图像G_l'，G_l'与G_l-1大小相等，其中第l层图像则被表示为L_l；由L₀,L₁...L_n构成的金字塔即为拉普拉斯金字塔。

6.根据权利要求2所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法，其特征在于，所述预处理JPEG2000图像具体为：将JPEG2000图像中的所有分量进行直流电平平移，即对所有分量减去2^p-1，其中p由JPEG2000图像内在的数据决定。

7.根据权利要求2所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法，其特征在于，所述选择嵌入子带具体为：将G₂的高4位平面的比特作为水印的掩码信息嵌入到原始图像LL₀，其低4位平面作为水印的掩码信息分别嵌入LH₁和HL₁中；L₁的高4位平面的比特嵌入到HL₂，其低4位平面的比特嵌入LH₂中；而L₀的高4位平面的比特嵌入到HL₃，其低4位平面的比特嵌入到LH₃。

8.根据权利要求2所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法，其特征在于，所述采用三值抖动调制的方法嵌入水印比特具体为：f为待量化的数据，Δ为量化步长，ω为待嵌入的水印比特，f'为量化调制后输出的含水印系数，量化步长Δ将分布的系数区间分隔为不连续的A、B、C区间集合，-1调制到A区间，0绑定B区间，1绑定C区间，当ω＝-1时，f'落于与原始值距离最近的A区间的某一子区间的中点；当ω＝0时，f'落于与原始值距离最近的B区间的某一子区间的中点；当ω＝1时，f'落于与原始值距离最近的C区间的某一子区间的中点。

9.根据权利要求1所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法，其特征在于，所述水印提取流程包括下列步骤：

21)EBCOT解码嵌入水印后的JPEG2000图像，得到特定子带数据；

22)判断步骤21)中解码的图像是否含有水印，若是则对得到的特定子带的每个2×2子块进行奇异值分解，并采用三值抖动调制方法提取每个子块中的第一个奇异值中水印比特，得到水印图像的所有位平面；若否则进入步骤25)；

23)根据步骤22)中得到的所有位平面重建拉普拉斯金字塔的G₂、L₁和L₀；

24)对步骤23)中重建的拉普拉斯金字塔从顶到底开始逐层递推，得到水印图像G₀；

25)对解码后的JPEG2000图像依次进行反量化、小波逆变换和JPEG2000后处理，得到具有不同分辨率的JPEG2000图像。

10.根据权利要求9所述的基于JPEG2000的多尺度拉普拉斯金字塔水印方法，其特征在于，所述提取每个子块中的第一个奇异值中水印比特具体为：判断f'所在区间，若其处在A区间，则ω＝-1；若处在B区间则ω＝0，若处在C区间则ω＝1。