[发明专利]基于AMBTC的自适应数字图像水印及修复方法

说明书

本发明提出了一种基于AMBTC的自适应数字图像水印及修复方法。首先，将原始图像进行AMBTC编码，得到常规AMBTC压缩码(32bits)，并将所述常规AMBTC压缩码实施位图压缩，得到新型AMBTC压缩码(24bits)，即恢复水印；其次，利用基于魔术矩阵的信息隐藏技术，将所述恢复水印嵌入到原始图像中，得到水印图像。在接收端，从待验证图像提取恢复水印，并解码出AMBTC图像；比较待验证图像和解码的AMBTC图像之差异，实现图像篡改定位与修复。本发明成功地抵抗了几种常见攻击，在保证高品质水印图像质量的前提下，确保篡改定位的精确性和修复图像的较高品质。

技术领域

本发明研究的是数字水印与修复这一领域，提出了一种基于AMBTC的自适应数字图像水印及修复方法。

背景技术

在享受数字化便利的同时，保护个人隐私的挑战现在也日益重要。另外，随着图像处理和分析工具的发展，几乎无意识地操纵图像内容变得更加容易。尽管人们越来越意识到自己的权利，但没有什么能阻止故意和非故意的篡改。此类方案构成了研究图像验证技术的基础，以验证图像的完整性，并在图像中定位被篡改的区域并将图像恢复到令人满意的感知质量。

通常，图像验证技术可以分为两类：基于数字签名的方法和基于脆弱水印的方法。基于密码算法的数字签名方法被设计为通过利用私钥对图像特征的哈希结果进行加密来生成相应数字签名。图像认证过程可以通过比较从待验证图像中生成的哈希结果与利用公钥解密出来的原始哈希结果来实现。这些算法可以很好地检查图像的完整性，因为即使对图像进行细微修改，哈希的结果对输入也非常敏感，并且几乎无法伪造。但是，这种方法的最大缺点是它们无法定位被篡改的区域，也无法在图像受到攻击后恢复图像。同时，基于脆弱水印的方法引起了很多研究关注。脆弱的水印设计用于图像认证，图像篡改定位和图像恢复。同样，脆弱水印的主要要求是水印的设计应对图像内容的任何修改都极为敏感。通常，通过从图像内容中提取图像特征来生成水印，该水印被预先划分为均匀大小的子块，并与伪随机序列组合。然后将生成的水印嵌入到原始图像中，并且对任何种类的内容修改都敏感。这类方法能够准确定位遭受各种攻击的篡改区域，例如裁剪攻击，复制粘贴攻击，拼贴攻击和矢量量化攻击。

目前，利用数字水印实施图像验证及修复的研究已经取得了较大进展。然而，它们通过引入大量的冗余信息会降低水印图像的质量，这些信息降低了隐藏水印的安全性。因此，本发明旨在确保篡改定位的精确性和修复图像的较高品质的前提下，实现高品质水印图像质量。

发明内容

为了提供高品质水印图像质量，确保篡改定位的精确性和修复图像的较高品质，本发明提出一种基于AMBTC的自适应数字图像水印及修复方法。首先，将原始图像进行AMBTC编码，得到常规AMBTC压缩码(32bits)，并将所述常规AMBTC压缩码实施位图压缩，得到新型AMBTC压缩码(24bits)，即恢复水印；其次，利用基于魔术矩阵的信息隐藏技术，将所述恢复水印嵌入到原始图像中，得到水印图像。在接收端，从待验证图像提取恢复水印，并解码出AMBTC图像；比较待验证图像和解码的AMBTC图像之差异，实现图像篡改定位与修复。

本发明的技术方案步骤如下：

一种基于AMBTC的自适应数字图像水印及修复方法，用于在发送端和接收端之间进行图像传输，其具体做法为：：

在所述发送端，按照S11～S15在待发送的原始图像中嵌入数字水印：

S11、将原始图像I分割成若干个不重叠的图像区块，每个图像区块大小为4×4；

S12、对原始图像的每个图像区块X进行AMBTC压缩，得到该区块的三元组编码，表示为(a，b，B)，其中是a是低阶量化值，b是高阶量化值，B是位图；