[发明专利]基于图像拓扑结构的可逆水印方法

摘要

一种基于图像拓扑结构的可逆水印方法，属于多媒体信息安全领域。本发明涉及一种基于图像拓扑结构的二值图像可逆水印方法。该可逆水印方法通过使用图像拓扑结构替代图像像素值作为直方图横坐标，保证拓扑结构不变性，生成统计直方图嵌入水印信息。本发明适用于二值图像，改善了含水印二值图像视觉质量，还可与现有的灰度图像可逆水印算法相结合嵌入双层水印信息，提高现有算法隐藏容量，增加本发明算法的通用性。

主权项

1.一种基于图像拓扑结构的可逆水印方法，其特征在于：包括基于图像拓扑结构的二值图像可逆水印的水印嵌入过程及水印提取和原始图像恢复过程；第1步、水印嵌入过程包括：1)图像分块：首先对原始图像进行分块，每一个分块可以是正方形，也可以是矩形；2)连通块集生成及直方图生成：选取那些能够嵌入信息的隐藏块并入连通块集；所述能够嵌入信息的隐藏块是指那种黑白像素在这一分块中比较均衡，从而在其中进行黑白像素的翻转不会引起太大的视觉注意；此外还要求能够嵌入信息的分块在隐藏前后具有拓扑结构不变性，这样能够使得视觉上的失真最小；这里的拓扑结构不变性是指的在块中黑白像素翻转以后，由黑色像素点衍生出来的连通域的连通性不变；将连通块集划分为两个子集，分别计算对应子集中可嵌入块的值，值其中一个子集用来构造以嵌入信息的隐藏块的值为横坐标，值出现的次数为纵坐标的直方图HD，另一个子集用来构造以嵌入峰值零值对信息的隐藏块的值为横坐标，值出现的次数为纵坐标的直方图HA；3)峰值零值对信息嵌入：直方图HA利用奇偶校验方式嵌入直方图HA的峰值零值对信息以及零值点位置信息；4)水印信息嵌入：直方图HD利用直方图平移方式嵌入水印信息和直方图HA横坐标集中图像块中黑色像素点个数的奇偶性；第2步、水印提取和原始图像恢复过程包括：1)直方图生成：与第1步所述水印嵌入过程中步骤1)、2)相同的方式生成以嵌入信息的隐藏块的值为横坐标、值出现的次数为纵坐标的直方图HD和以嵌入峰值零值对信息的隐藏块的值为横坐标、值出现的次数为纵坐标的直方图HA；2)峰值零值对信息提取：按顺序提取直方图HA横坐标集中图像块中黑色像素点个数的奇偶性，将二进制流转为十进制确定直方图HD中选定的峰值零值对；3)水印信息提取：按照第2步2)中确定的直方图峰值零值对使用直方图逆平移方式提取水印信息、直方图HA横坐标集中图像块中黑色像素点个数的奇偶性和部分图像恢复；4)图像恢复：利用第2步3)中提取的直方图HA横坐标集中图像块中黑色像素点个数的奇偶性恢复原始图像块中黑色像素点。