[发明专利]具有低失真的多媒体印水印技术

说明书

交叉引用

本申请要求于2007年4月4日提交的标题为“MULTIMEDIA WATERMARKING TECHNIQUES WITH LOW DISTORTION”的美国临时专 利申请序号60/907,513的权益。

技术领域

本公开总的来说涉及图像处理，且更具体地说涉及用于将水印信息嵌入 到图像中的技术。

背景技术

随着多媒体应用逐渐普及和关于因特网的技术和无线技术的进步，在比 如图像的数字介质的使用上存在快速增长。例如，现在可通过万维网访问许 多图像。但是，因为这些数字图像的可访问性，它们可以由非授权用户容易 地下载和使用以用于非期望的目的。结果，数字印水印(watermarking)技术 通常用于通过将比如随机序列或标志的信息隐藏到介质中来证明数字介质的 所有权和真实性。

为增强图像中水印的安全性，可以理解应该以感知为透明和坚固的方式 将水印嵌入图像中。但是，大多数现有的图像印水印技术是有损的且在嵌入 处理期间将永久失真引入主图像(host image)中，这导致主图像中永久的峰 值信噪比(PSNR)损失。结果，许多现有的印水印技术不能应用于医学、军 事和/或对嵌入失真敏感并禁止信号保真度的永久损耗的应用。因此需要无损 的、可逆的印水印方案用于这种应用，其中在从主信号提取水印的情况下可 以完全地恢复初始的主信号(host signal)。已经提出了用于可逆的印水印的 算法；但是，与通过有损印水印算法可实现的相比，这种算法的有效载荷非 常(prohibitively)小。

另外，在利用仅包括黑色和白色像素的黑白半色调(halftone)图像的比 如书、杂志、报纸、打印机输出和传真文件之类的应用的特定实例中，隐藏 比如公司标志(logo)之类的附加值不可见数据用于版权保护和/或认证目的 通常是合乎需要的。但是，大多数现有的数据隐藏算法不能容易地应用于将 数据嵌入到这些和/或类似的半色调信号中。

考虑到此，存在用于数字图像的有效率的和高有效载荷的印水印技术的 需要。

发明内容

以下呈现了所要求保护的主题的简化的内容，以提供所要求保护的主题 的某些方面的基本理解。该内容不是所要求保护的主题的宽泛概述。其既不 意在标识所要求保护的主题的关键或重要元素，也不描绘所要求保护的主题 的范围。其目的仅在于以简化形式呈现所要求保护的主题的某些概念，以作 为之后呈现的更具体的实施方式的前奏。

本公开提供了用于半色调图像的低失真印水印的系统和方法论。根据一 个方面，平衡在图像的多个像素和/或区域之间的奇偶性(parity)关系以减少 在图像中嵌入水印要求的变换(toggling)量，由此增加水印效率和减少在已 印水印的图像中引入的视觉产物。

在一个实例中，可以利用块重叠的奇偶性校验(BOPC)算法以扩展现 有的半色调图像数据隐藏算法，比如数据隐藏智能对变换(DHSPT)，以改善 使用这种常规算法印水印的图像的视觉质量。通过确定和平衡用于主图像的 块重叠奇偶性校验的各个性质，可以减少要求DHSPT和/或类似的现有数据 隐藏算法变换操作的对数。

在另一实例中，可以使用香槟锥体(champagne pyramid)奇偶性校验 (CPPC)算法和/或基于树的奇偶性校验(TBPC)算法以改善通过现有的可 逆印水印技术处理的图像的视觉质量。通过将嵌入主图像的数据的候选地点 表示为分级结构，CPPC算法和/或TBPC算法可以减少在水印插入处理期间 要求的像素改变的总数，由此增加效率和减少被引入已印水印的图像中的失 真。

为实现上述和有关技术，在这里结合以下说明书和附图描述了所要求保 护的主题的某些说明性方面。但是，这些方面指示其中可以采用所要求保护 的主题的原理的各种方式中的几个。所要求保护的主题意在包括所有这种方 面和它们的等效。当结合附图进行考虑时，所要求保护的主题的其他优点和 新颖特征可以从以下具体说明中变得明显。

附图说明

图1是根据各个方面用于处理和传递图像的系统的高级框图。

图2-图3是根据各个方面的用于在图像中嵌入信息的各个系统的框图。

图4是根据在这里描述的各个方面用于执行在半色调图像中隐藏数据的 实例技术的系统的框图。