基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法与流程

技术特征：

1.一种基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法，其特征在于，所述基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法利用彩色图像颜色通道间的相关性，通过菱形预测分别对彩色图像三个颜色通道进行像素值预测，组成预测误差组，在三维预测误差直方图中通过修改预测误差组的映射关系，舍弃嵌入失真大的映射，重建新映射；

所述基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法包括水印的嵌入和水印的提取；

所述水印的嵌入具体包括：

步骤一，对原始彩色图像按照颜色通道进行分离；对原彩色图像按照RGB颜色通道分离三张灰度图像，分别记为R通道、G通道和B通道；

步骤二，载体图像预处理；

步骤三，计算每张灰度图的预测误差组，对每张灰度图采用菱形预测方案获取阴影点的预测值，跟原始像素值相减，获得阴影点的预测误差序列(eR1，eR2，...，eRN)，(eG1，eG2，...，eGN)，(eB1，eB2，...，eBN)，将三张灰度图像阴影点的预测误差组成预测误差组en＝(eRn，eGn，eBn)；

步骤四，选择用于嵌入水印的预测误差组，计算每一个预测误差组的局部复杂度LCi，找到预测误差组的临界值ρ，修改满足LCi≤ρ的预测误差组的映射来嵌入水印；

步骤五，阴影点集水印嵌入，首先在阴影点的预测误差直方图中嵌入水印信息，称为阴影点集水印嵌入；

步骤六，空白点集水印嵌入，在空白点的预测误差直方图中嵌入水印信息，称为空白点集水印嵌入，阴影点集嵌入水印信息之后，阴影像素点Xi，J被修改为X′l，J；用嵌入水印之后的阴影点的像素来预测空白点的像素值，与阴影点集水印嵌入类似，得到三张灰度图像空白点的预测误差直方图，嵌入水印信息；

步骤七，将嵌入水印之后的三张灰度图合并，得到嵌入水印后彩色图像IW；

所述水印的提取具体包括：

步骤一，对嵌入水印后的彩色图像按照RGB颜色通道分离三张灰度；

步骤二，读取彩色图像R通道第一行像素的LSBs，取出三个参数的值；

步骤三，提取空白点集水印；

步骤四，提取阴影点集水印；根据恢复的空白点集的像素值，使用相同方法获取三个通道阴影点的预测误差序列，提取出嵌入负载，恢复原像素值；

步骤五，恢复原图；

所述水印嵌入的载体图像预处理具体包括：

第一步，对彩色图像三个颜色通道的像素进行水印预处理，调整像素值等于边界值0或255的像素点到合理范围内；

第二步，构造相对应的三个位图分别记录三个颜色通道中被修改的像素位置，被修改过的位图中标记为1，没有被修改过的标为0，无损压缩三个位图；

第三步，清空彩色图像R通道的第一行像素，为使用LSB算法嵌入三个参数：预测误差组的临界值ρ，压缩后的位图尺寸和水印消息大小制造空间，被替换的LSBs和压缩后的位图作为负载的一部分；

所述水印的嵌入的阴影点集水印嵌入具体包括：

第一步，在嵌入失真小于等于2的映射中嵌入水印，舍弃嵌入失真大于2的映射(0，0，0)→(1，1，1)，重建(1，1，1)的新映射；

第二步，对于符合要求的映射进行分类，分为5类，B类为预测误差组(1，1，1)的新建映射：

A类：B类：C类：

D类：E类：(N1，N2，N3){(N1+1，N2+1，N3+1)

第三步，最后将预测误差组中的每个成员和它预测值相加得到处理后的像素值。

2.如权利要求1所述的基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法，其特征在于，所述水印的提取中提取空白点集水印具体包括：

第一步，使用相同的扫描顺序和预测方法获取三个通道空白点的预测误差序列，组成预测误差组；

第二步，对每一个预测误差组，计算局部复杂度LCi；

第三步，处理满足LCi≤ρ的预测误差组，通过嵌入时的映射方案的逆映射恢复出原来的像素值，根据映射时不同的类型A，B，C，D，E恢复出负载；

第四步，提取出嵌入负载后，获取位图和被替换的LSBs，根据位图，处理标记为1的像素，恢复原值。

3.一种如权利要求1所述的基于三维预测误差直方图的彩色图像可逆数字水印方法的彩色图像可逆数字水印系统，其特征在于，所述彩色图像可逆数字水印系统包括：

水印嵌入模块，用于将原始彩色图像按照颜色通道进行分离，构造相对应的三个位图，记录像素点被修改的位置，对每一张灰度图像进行菱形预测并得到阴影点的预测误差，将阴影点的预测误差分组，计算局部复杂度，阴影点集的水印嵌入，空白点集的水印嵌入，合成嵌入水印后的图片；

水印提取模块，用于对嵌入水印后的彩色图像按照RGB颜色通道分离三张灰度，空白点集的水印提取，阴影点集的水印提取，将提取出水印后的三张灰度图合并，得到提取水印后的原彩色图。

4.如权利要求3所述的彩色图像可逆数字水印系统，其特征在于，所述水印嵌入模块进一步包括：

分离单元，用于将原始彩色图像按照颜色通道进行分离，将原始彩色图像按照RGB三个颜色通道的顺序分离成三张灰度图像；

调整单元，用于调整三张灰度图像等于边界值的像素点到合理范围内，构造相对应的三个位图，记录像素点被修改的位置；

预测单元，用于对每一张灰度图像进行菱形预测并得到阴影点的预测误差，对每一张灰度图像采用菱形预测方案获取阴影点的预测值，跟原始像素值相减，获得预测误差序列；

分组单元，用于将阴影点的预测误差分组，将三张灰度图像阴影点的预测误差组成预测误差组

计算单元，用于计算局部复杂度，将一个预测误差组看作一个嵌入单元，计算嵌入单元的局部复杂度LCi，选择局部复杂度小的单元嵌入水印信息；

嵌入单元，用于阴影点集的水印嵌入：

空白点集水印嵌入单元，用于空白点集的水印嵌入，阴影点集嵌入完成后，用修改过的像素对空白点集的像素进行预测，采用同样的方法完成空白点集的水印嵌入；

合成单元，用于合成嵌入水印后的图片，将嵌入水印之后的三张灰度图合并，得到嵌入水印后的彩色图像IW。

5.如权利要求4所述的彩色图像可逆数字水印系统，其特征在于，所述嵌入单元进一步包括：

参数单元，用于清空第一行像素，嵌入水印提取时用到的参数；

映射建立单元，建立映射关系；

重建单元，用于舍弃掉失真消耗高的映射，重建映射；

映射分类单元，用于将满足要求的映射根据嵌入容量进行分类；

负载单元，用于在映射分类中，对预测误差组中的成员做出相应的修改来嵌入负载。

6.如权利要求5所述的彩色图像可逆数字水印系统，其特征在于，所述水印提取模块进一步包括：

分离单元，用于对嵌入水印后的彩色图像像按照RGB颜色通道分离三张灰度；

空白点集水印提取单元，用于空白点集的水印提取；

阴影点集水印提取单元，用于阴影点集的水印提取；

合并单元，用于将提取出水印后的三张灰度图合并，得到提取水印后的原彩色图。

7.如权利要求6所述的彩色图像可逆数字水印系统，其特征在于，所述空白点集水印提取单元进一步包括：

获取单元，用于使用相同的扫描顺序和预测方法获取三个通道空白点的预测误差序列，组成预测误差组；

复杂度计算单元，用于对每一个预测误差组，计算局部复杂度；

预测误差组单元，用于按照水印嵌入时选取的条件选出满足要求的预测误差组；

恢复单元，用于根据嵌入时映射方案的逆映射恢复出原来的像素值；

恢复负载单元，用于根据映射时不同的类型恢复出负载。

8.如权利要求6所述的彩色图像可逆数字水印系统，其特征在于，所述阴影点集水印提取单元进一步包括：

预测像素值单元，用于由恢复的空白点集的像素值来预测三个通道阴影点的像素值，得到阴影点集的预测误差序列；

提取阴影点集单元，用于按照提取空白点水印的方法提取阴影点集嵌入负载；

恢复原像素值单元，用于恢复原像素值。