[发明专利]一种基于显示画面为载体的数据传输方法

权利要求书

1.一种基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：

S01，在监控画面传输到显示端之前，从画面源头或在传输过程中，将监控视频中的各图像帧进行傅里叶数学变换，获得图像的频域数据；

S02，将生产中要传输的数据信息，先转换为文本或数值数据，再将其按文本或数值对应的二进制进行编码，获得编码后数据；

S03，将步骤S02的编码数据，采用嵌入信息位的方式，嵌入到步骤S01的频域数据中；

S04，将步骤S03的嵌入后的数据，进行傅里叶相关的逆变换算法，还原到空域数据，成为能够正常显示的图像帧，以视频方式传出；

S05，数据接收端接收S04的视频数据，对视频中的图像帧进行傅里叶数学变换，获得图像的频域数据；

S06，在步骤S05的频域数据中，以嵌入信息位逆运算的方式，提取二进制编码数据；

S07，将步骤S06提取出的二进制编码数据，还原成对应的文本或数值。

2.根据权利要求1所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：步骤S01中，将各图像帧信号进行傅里叶数学变换，完成由空域信号到频域信号的转换处理；此处的数学变换包括基于傅里叶的多种变形，变形包括但不限于以下任一种：离散傅里叶变换、仅含余弦的傅里叶-离散余弦变换、仅含正弦的傅里叶-离散正弦变换。

3.根据权利要求2所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：数学变化采用的方法如下：将图像分割为互不重叠的8x8的小块，对每一块进行离散余弦变换DCT，具体变换公式为

其中M、N是图像以像素为单位的长和宽，x，y是图像像素在空域对应的对标，u，v是图像频率数据在频域的坐标；

是正交系数，使得DCT变化矩阵成为正交矩阵，其中C(u)定义如下：

。

4.根据权利要求1所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：步骤S03中，嵌入信息位的方式采用如下任一种方式：通用的空域信息隐藏LSB算法，即将编码数据直接写入图像的每一个像素的最低位或次低位；或，采用在像素的不同信息位上做系数调整的方式。

5.根据权利要求4所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：采用在像素的不同信息位上做系数调整的方式，具体如下：

设x_i为原图像的频域系数，即频域中第i个频率分量的系数；w_i为待嵌入信息的第i个二进制编码位，值域为{0，1}；s_i表示在频域嵌入第i个二进制信息位后的对应频率分量的系数；表示最小量化间隔；则基于嵌入信息的频域系数的量化方式为：

根据上式在不同的信息位上做不同的系数调整。

6.根据权利要求1所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：步骤S04中，嵌入后的数据，进行傅里叶相关的逆变换算法，还原到空域数据，成为能够正常显示的图像帧。

7.根据权利要求6所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：其中，进行离散余弦变换的处理时，逆变换公式如下：

；

其中M、N是图像以像素为单位的长和宽，x，y是图像像素在空域对应的对标，u，v是图像频率数据在频域的坐标；

是正交系数，使得DCT变化矩阵成为正交矩阵，其中C(u)定义如下：

。

8.根据权利要求1所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：步骤S06中，以嵌入信息位逆运算的方式，提取二进制编码数据。

9.根据权利要求8所述的基于显示画面为载体的数据传输方法，其特征在于：其中逆运算的具体公式如下：

其中x_i为原图像的频域系数，即频域中第i个频率分量的系数；w_i为所嵌入信息的第i个二进制编码位，值域为{0，1}；s_i表示在频域嵌入第i个二进制信息位后的对应频率分量的系数；为最小量化间隔；int表示取整运算；

将各二进制编码位拼接，即可还原出发送端嵌入的数据信息。