CN101034468A - 具有区域选择性的无损数字水印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种具有区域选择性的无损数字水印方法，将原始数据划分为大小相等的互不重叠的小数据块，对每个小数据块利用能嵌入信息的可逆整数变换嵌入任意比特信息，根据嵌入信息后是否会导致上溢或下溢，将每个数据块划分为可嵌入的和不可嵌入的，然后选择实际的嵌入区域，使得区域内所有的小数据块全部是可嵌入的。能够使水印的嵌入有意识地避开感兴趣区域，从而不会对感兴趣区域内的数据造成影响。区域的描述信息被嵌入到数据中，以保证在水印提取时能够重建这些区域。在需要的时候能够完全恢复原始数据。

Description

具有区域选择性的无损数字水印方法

技术领域

本发明涉及一种具有区域选择性的无损数字水印方法，适用于对信息的失真非常敏感的领域，如医学数据、军事图像等，可用于信息的完整性认证。

背景技术

数字水印技术是把水印信息(如认证信息或其它任意信息)直接嵌入在宿主信号中，具有不可觉察性的特点。在水印信号嵌入过程中，不可避免地会造成原始信号的失真。然而，这种失真对于一些应用领域却是不可接受的。例如医学传统对于用于诊断用的医学图像有非常严格的要求，往往不允许感兴趣区域内的数据有任意一点的失真。无损数字水印(也称可逆水印)允许在水印解码端完全恢复原始信号，因而可以去掉嵌入水印带来的失真，其代价是需要额外的恢复原始信号的步骤。

无损数字水印近年来引起了研究者的重视。文献“Reversible data embeddingusing a difference expansion”〔J.Tian，IEEE Trans.CSVT，vol.13，pp.890-896，2003〕提出了一种可嵌入1比特信息的二维可逆整数变换，即对图像中相邻两个像素的灰度值进行整数变换，将变换后的高频系数的二进制表示向左移动一位，空出最低位来嵌入1比特信息，然后作逆变换，就得到了嵌入了1比特信息的像素对。提取信息时，先对嵌入了信息的像素对的灰度值进行整数变换，从变换后的高频系数的最低位提取1比特信息，然后将该高频系数的二进制表示向右移动一位，再作逆变换，就得到了原始的灰度值。文献“Reversiblewatermark using the difference expansion of a generalized integer transform”〔A.M.Alattar，IEEE Trans.Image Processing，vol.13，pp.1147-1156，2004〕将Tian的方法中的可逆整数变换由二维推广到N〔N≥2〕维矢量，提出了可嵌入N-1比特信息的N维可逆整数变换。文献“Simple reversible watermarking schemes：furtherresults”〔Dinu Coltuc and Jean-Marc Chassery，Proc.SPIE 6072，60721X，2006〕提出了另外一种可嵌入N比特信息的N维可逆整数变换。嵌入信息时，先对N维矢量进行正变换，然后将信息直接嵌入到变换后的系数的最不重要位〔LSB：Least significant bit〕，就得到了嵌入信息的N维矢量。提取信息时，从嵌入了信息的矢量的最不重要位读取信息，再作逆变换得到原始的矢量。因为图像数据存在一个取值范围，只有经过可逆整数变换并嵌入信息后不会引起上溢或下溢的矢量才是可嵌入的，上述文献中的无损水印方法对可嵌入矢量的位置信息进行了压缩，作为水印信息的一部分嵌入在图像中，为了在解码端可以收集这些信息并解码位置信息，不可嵌入的矢量的信息也进行了改变。其缺点是，嵌入水印引起的失真分布在整个数据区域，而不是局限在感兴趣区域之外。如果将这些方法应用到医学数据，为了保证感兴趣区域内的数据不因嵌入水印引起的失真而影响医学诊断的精确性，水印信息的提取和原始信号的恢复不得不每次都要进行，这给实际应用带来很大的不便。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有区域选择性的无损数字水印方法，能够使水印的嵌入有意识地避开感兴趣区域，从而不会对感兴趣区域内的数据造成失真；加过水印的数据可以直接应用于医学诊断，不需要每次都进行原始数据的恢复，只在需要的时候无失真地恢复原始数据。

为实现这样的目的，本发明设计了一种能够自由选择嵌入区域的无损水印方法，首先将原始数据划分为互不重叠的大小相等的小数据块，然后对每个小数据块利用能嵌入信息的可逆整数变换嵌入任意比特信息，根据嵌入信息后是否会导致上溢或下溢，将每个数据块划分为可嵌入和不可嵌入的，然后选择实际的嵌入区域，使得区域内所有的小数据块全部是可嵌入的，将所选的嵌入区域的描述信息嵌入到原始数据中，在水印提取时读取这些描述信息并重建所有嵌入区域，再从嵌入区域内的小数据块中读取嵌入信息，并可根据需要无失真地恢复原始数据。

本发明的方法主要包括嵌入区域的选择、水印嵌入、水印提取和原始数据的恢复，具体步骤如下：

1、嵌入区域的选择

首先将原始数据划分为互不重叠的大小相等的小数据块，然后对每个小数据块利用能嵌入信息的可逆整数变换嵌入任意比特信息，根据嵌入信息后是否会导致上溢或下溢，将每个数据块划分为可嵌入的和不可嵌入的，然后选择实际的嵌入区域，使得区域内所有的小数据块全部是可嵌入的，最后将所有嵌入区域的描述信息串连起来形成总的区域描述信息，并记录其长度。

2、水印嵌入：

从所选嵌入区域之外的某一约定位置起，设定一个连续的数据段，其长度与总的区域描述信息的长度相同，先从数据段中依次读取原始数据的最不重要位信息，将读取的信息串连起来形成比特流，称之为该数据段的原始的最不重要位信息，然后将总的区域描述信息依次嵌入到该数据段的最不重要位中，再将数据段的原始的最不重要位信息附加到水印负荷之后，一起作为待嵌入的水印信息，最后将待嵌入的水印信息利用能嵌入信息的可逆整数变换依次嵌入到所选区域内的小数据块中。

3、水印提取和原始数据的恢复：

从水印嵌入时的同一约定位置起，依次从上述数据段中的最不重要位中读取信息，串连起来形成关于区域描述的比特流，然后重构出所有的嵌入区域，按照与嵌入过程相同的顺序扫描嵌入区域内的小数据块，利用能嵌入信息的可逆整数变换从小数据块中读取信息，将读取的信息串连起来得到嵌入的水印信息，再从中提取水印负荷和数据段的原始的最不重要位信息；如果需要恢复原始数据，则在从小数据块中读取信息的同时进行小数据块的恢复，用提取出的原始的最不重要位信息来替换数据段中对应位置的最不重要位信息。

在嵌入区域的选择步骤中，所述的原始数据为一维数据、图像或任意多维数据；所述的能嵌入信息的可逆整数变换方法为：对输入数据进行可逆整数变换，将变换后的部分系数用二进制表示向左移动一位，将比特信息嵌入到空出的最不重要位，然后作逆变换得到输出数据；在提取和恢复原始数据时，先进行可逆整数变换，提取相对应的变换系数的最不重要位比特信息，然后将提取信息后的变换系数向右移动一位，作逆变换，得到恢复后的数据；或者对输入数据进行可逆整数变换，直接将信息嵌入在整数变换后的系数的最不重要位，得到输出数据，提取和恢复原始数据时，直接从数据中的最不重要位提取信息，再进行逆变换，得到恢复后的数据。

在嵌入区域的选择步骤中选择实际的嵌入区域是指：自动地选择嵌入区域，或人工交互地选择嵌入区域，使得区域内所有的小数据块全部是可嵌入的。在自动地选择嵌入区域时，用数值1表示小数据块是可嵌入的，用数值0表示小数据块是不可嵌入的，所有小数据块的属性构成一幅二值图，或简称为位图，选择的嵌入区域内的小数据块的属性全部是1，所选嵌入区域的净嵌入信息量的总和等于或大于水印的负荷。其中对于一维数据来说，选择的嵌入区域是位图中数值为1的连续线段，称之为可嵌入线段，将所有的可嵌入线段按照从大到小的顺序进行排序，得到排序后的线段集合，选择最前面的可嵌入线段作为实际的嵌入区域，直到所选的可嵌入线段的净嵌入信息量的总和等于或大于水印的负荷。在人工交互地选择嵌入区域时，其中对于图像来说，先用区别于原始图像的颜色标识可嵌入小数据块，即可嵌入小图像块，然后在图像上人工勾勒出可嵌入区域的轮廓，使得可嵌入区域内的小图像块均是可嵌入的，即所选区域内全部被标识色所覆盖。嵌入区域的描述信息是指：一维数据可嵌入线段的起始点和线段的长度；图像的多边形嵌入区域采用顶点的数目和顶点坐标来描述。

本发明选择的嵌入区域内的小数据块均是可嵌入的，引起的失真仅仅局限在所选区域内，对所选嵌入区域之外的数据篡改不会影响水印的提取。对于已经嵌入了水印信息的数据，还可以进行多重嵌入，实现不同级别的访问控制。

附图说明

图1水印嵌入过程

图1中，(a)为原始图像；(b)为人工选取的3个多边形嵌入区域，灰色表示可嵌入小图像块；(c)为加过水印的图像；(d)为原始图像与加过水印的图像的差值〔放大了64倍〕。

图2水印提取和原始图像的恢复过程

图2中，(a)为水印提取，白色的多边形区域为提取出的嵌入区域；(b)为恢复的原始图像。

图3对图像的完整性认证

图3中，(a)为感兴趣区域内的篡改：图像的中央部分的一些像素被人为替换为黑色小方块；(b)为感兴趣区域外的篡改：图像右上角的日期由原来的“2000/09/29”人为改为“2000/09/20”。

图4一维数据的水印嵌入

图4中，(a)为一维心电图信号及相应的位图〔位图拉伸了3倍，位图值放大了400倍〕；(b)为加过水印的信号；(c)为原始信号与加过水印的信号的差(放大了10倍)。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。

以图1(a)所示的医学超声图像以及以图4(a)所示的一维心电图信号作为原始数据，采用本发明的方法进行无损数字水印嵌入与提取。

1、嵌入区域的选择

首先将原始数据划分为互不重叠的大小为N的小数据块，其中N为整数，每一个数据块里的数值构成一维矢量u＝(u₀，u₁，...，u_N-1)。对于如图1(a)中的图像数据，当N设为4时，小数据块可由相邻的2×2像素的灰度或颜色值构成；对于如图4(a)中的一维数据，当N设为3时，小数据块可由相邻的3个采样点的数值构成。每个数据的取值范围由表示该数据的比特深度确定。例如有些图像的像素用8比特表示，其取值范围是[0，255]；有些医学图像的有效位为12比特，其取值范围为[0，4095]。然后对每个小数据块利用能嵌入信息的可逆整数变换嵌入任意比特信息，根据嵌入信息后是否会导致上溢或下溢，将每个数据块划分为可嵌入的和不可嵌入的。

下面的一种可逆整数变换，也叫差值扩展变换，是能嵌入N-1比特信息的可逆整数变换。

差值扩展变换：对于N维矢量u＝(u₀，u₁，...，u_N-1)和υ＝(υ₀，υ₁，...，υ_N-1)，差值扩展变换的正变换和逆变换分别按照下面的〔1〕和〔2〕式定义：

其中取整函数

是取最接近x但不大于x的整数，a＝(a₀，a₁，a₂，a₃)为常系数，通常均取1。

在正变换中，υ₀反映的是均值，υ₁，υ₂，...，υ_N-1分别反映u₁，...，u_N-1与u₀的差异程度。嵌入信息时，将比特信息b₁，b₂，...，b_N-1∈{0，1}分别附加到υ₁，υ₂，...，υ_N-1的二进制表示之后，数学上可表达为

                υ_j′＝2υ_j+b_j，j∈{1，2，...，N-1}    (3)

这相当于把υ_j的二进制表示向左移动一位，空出LSB位嵌入1比特信息b_j。对嵌入了信息的矢量υ′＝(υ₀，υ₁′，...，υ_N-1′)作逆变换，就得到嵌入了N-1比特信息的矢量u′＝(u₀′，u₁′，...，u_N-1′)。

定义：假设矢量u＝(u₀，u₁，...，u_N-1)的元素存在取值范围[L_min，L_max]，经过正变换后得到υ＝(υ₀，υ₁，...，υ_N-1)，如果按照公式(3)嵌入任意的b₁，b₂，...，b_N-1∈{0，1}，其结果u′中的任意一个元素都不上溢或下溢，则称该矢量是可嵌入的。更进一步，如果|υ₁|≤T₁，|υ₂|≤T₂，...，|υ_N-1|≤T_N-1则称该矢量是在阈值T＝(T₁，T₂，...T_N-1)下可嵌入的。

根据事先选择的阈值T，对每一个小数据块对应的矢量u＝(u₀，u₁，...，u_N-1)按照上面的定义判断其是否是在阈值T下可嵌入的(为叙述简便起见，以下可嵌入均指在阈值T下可嵌入的)。如果用数值1表示小数据块是可嵌入的，用0表示小数据块是不可嵌入的，所有小数据块的属性构成一幅二值图，或简称为位图。

然后选择实际的嵌入区域，使得区域内所有的小数据块全部是可嵌入的，也就是说，在位图中，嵌入区域内的小数据块的属性值全部是1。

对于一维数据，嵌入区域内所有小数据块的属性值(均为1)在位图中构成连续的线段，如图4(a)中的位图(该位图拉伸了3倍，位图值放大了400倍以便于观察)。为方便起见，称之为可嵌入线段。可嵌入线段可由其起始点的坐标x和线段的长度l完全描述。位图中长度为l的线段所对应的数据片断能够嵌入(N-1)l比特信息，减去描述嵌入区域的信息B_c，其净嵌入信息量为

              I_w＝(N-1)l-(‖x‖+‖l‖)，    (4)

这里‖x‖表示x所占的比特数。在公式(4)中，通常用来描述嵌入区域的信息是固定的，可嵌入线段的净嵌入信息量随着长度l的增加而增加，因此选择嵌入区域时，先选择较长的可嵌入线段。具体做法是，先扫描所有的可嵌入线段，记录其起始点坐标和线段长度，然后对所有可嵌入线段的长度按照从大到小的顺序进行排序，得到排序后的结果。如果在选择嵌入区域时已知感兴趣区域，则在感兴趣区域之外选择嵌入区域。

对于图像，嵌入区域内所有小数据块的属性值(均为1)在位图中构成二值区域，可以在位图中自动搜索和选定嵌入区域，使得嵌入区域轮廓内的值均为1，然后用链码表示其轮廓。也可直接在原始图像上面用区别于原始图像的颜色标识可嵌入小数据块，即可嵌入小图像块，如图1(b)所示，灰色表示可嵌入小图像块。然后在图像上人工勾勒出嵌入区域的轮廓，使得嵌入区域内的小图像块均是可嵌入的，即所选区域内全部被灰色覆盖。人工勾勒时只需要选取轮廓的顶点，如图1(b)所示的3个多边形构成多边形区域。一个多边形区域完全由顶点的数目n_v和顶点的坐标v(x，y)来确定，描述区域的信息B_c的大小为(‖n_v‖+n_v×‖v(x，y)‖)。如果嵌入区域内小数据块的个数为N_B，能嵌入的信息量为(N-1)N_B，减去描述嵌入区域的信息B_c，其净嵌入信息量为

                 I_w＝(N-1)N_B-B_c。       〔5〕

同样地，如果在选择嵌入区域时已知感兴趣区域，则在感兴趣区域之外选择嵌入区域。

假设给定的水印负荷为P，水印负荷可以包括原始数据的认证信息或其它附加信息。如原始图像图1(a)的MD-5Hash值“6cac2ace305cea4937a4922647137091”作为水印负荷的一部分用于图像的完整性认证。选择嵌入区域的条件是所选的嵌入区域的净嵌入信息量的总和不小于P，即

               I_w ⁽¹⁾+I_w ⁽²⁾+…+I_w ⁽ⁿ⁾≥P，   〔6〕

其中n为所选嵌入区域的个数。如果该条件不满足，继续添加嵌入区域，直到满足要求为止。

对于一维数据，从排序后的结果中，从最长的可嵌入线段开始，依次选取可嵌入线段，直到满足条件〔6〕。对于图像，则在图像上面增加嵌入区域，直到满足条件〔6〕。如果没有足够的嵌入区域可以选择，以满足条件〔6〕，则增大阈值T，以产生更多的可嵌入小数据块，回到前面的步骤重新选择嵌入区域，直到满足条件为止。

将所有的嵌入区域选定后，再将所有嵌入区域的描述信息串连起来形成总的区域描述信息 $B_c=B_c^{\left(1\right)}\⊕B_c^{\left(2\right)}\⊕\·\·\·\⊕B_c^{\left(n\right)},$ 其中B_c ⁽ⁱ⁾表示第i〔i≤n〕个嵌入区域的描述信息，表示比特流的串连，并将B_c的长度记为L_c。

2、水印嵌入

从所选嵌入区域之外的某一约定位置X₀(如图像最底端的起始点)起，设定一个连续的数据段，其长度与总的区域描述信息的长度L_c相同，从数据段中依次读取原始数据的最不重要位信息，将读取的信息串连起来形成长度为L_c比特流B_LSB，再将数据段的原始的最不重要位信息B_LSB附加到水印负荷P之后，一起作为待嵌入的水印信息B，即B＝PB_LSB，然后准备进行实际的信息嵌入。信息的嵌入包括两部分：①将总的区域描述信息B_c依次嵌入到上述数据段的最不重要位中；②从第一个嵌入区域开始，按照一定的顺序(如从上到下，从左到右)对每个区域的小数据块进行扫描，读取小数据块里的数据得到一维矢量u＝(u₀，u₁，...，u_N-1)，按照公式〔1〕进行正变换得到υ＝(υ₀，υ₁，...，υ_N-1)。然后按照公式〔3〕将从B中依次读取的N-1比特信息嵌入到υ中，得到υ′，再对υ′作按照公式〔2〕作逆变换得到嵌入了信息的矢量u′，最后用u′替代u的值。当B中的信息全部嵌入完毕时，完成嵌入过程。如图1(c)是加过水印的图像，它与原始图像〔见图1(a)〕的差值放大64倍后的图见图1(d)，嵌入水印引起的失真仅仅局限在所选的多边形区域之内，而且失真处于中央的感兴趣区域之外。加过水印的图像1(c)可以直接用于医学诊断，省去了水印提取和恢复的步骤，方便了实际的医学应用。图4(b)是加过水印的心电图信号；图4(c)是加过水印的信号与原始信号〔图4(a)〕的差值放大10倍的信号，嵌入水印引起的失真不是分布在数据的整个范围，而是仅仅局限在平滑的非感兴趣区域。

3、水印提取和原始数据的恢复

首先从加过水印的数据中对应水印嵌入时的同一约定位置X₀起，依次从上述数据段中的最不重要位中读取信息，串连起来形成关于区域描述的比特流

然后重构出所有的嵌入区域。对于一维数据，根据区域描述的比特流重构出可嵌入线段，由此在数据中确定对应的数据段，即嵌入区域。对于图像，根据区域描述的比特流读取多边形顶点的数目及坐标信息，然后重构出多边形，如图2(a)中恢复的三个多边形(白色)。

水印信息提取时，先从第一个重构的嵌入区域开始，按照与嵌入过程相同的顺序扫描嵌入区域内的小数据块，读取小数据块里的数据得到一维矢量u＝(u₀，u₁，...，u_N-1)，然后按照公式〔1〕作正变换得到υ＝(υ₀，υ₁，...，υ_N-1)，从υ₁，υ₂，...，υ_N-1的LSB位依次读取N-1比特信息。将读取的信息串连起来得到嵌入的水印信息

再从中提取水印负荷

和数据段的原始的最不重要位信息

如果需要恢复原始数据，则在从小数据块中读取信息的同时，一并进行小数据块的恢复，即对上述水印信息提取过程中的υ＝(υ₀，υ₁，...，υ_N-1)按照公式

计算得到新的 对 然后按照公式〔2〕作逆变换得到

再用

替代u的值；最后用提取出的原始的最不重要位信息

来替换数据段中对应位置的最不重要位信息。这样就得到了完全恢复的数据。如图2(b)为恢复后的图像，重新计算其Hash值，为“6cac2ace305cea4937a4922647137091”，与嵌入在图像中的Hash值一样，表明图像完全得到恢复，同时也表明加过水印的图像图1(c)没有被篡改过。通过比较嵌入到数据中的Hash与对恢复后的数据重新计算的Hash值进行比较能够认证数据的完整性。例如，我们人为地在加过水印的图像图1(c)的感兴趣区域的中央部分的一些像素被人为替换为黑色小方块(为了便于区分和显示)，得到图3(a)；另外我们人为地在加过水印的图像图1(c)中将图像右上角的日期由原来的“2000/09/29”人为改为“2000/09/20”，得到图3(b)。然后分别对图3(a)和图3(b)进行水印的提取和原始图像的恢复。原始图像的Hash值“6cac2ace305cea4937a4922647137091”均能无误地提取。恢复后的图像的Hash值分别变为“7597df00317a35def739c940bbc6984b”和“1dbc3dadc400587fac11978433aa47bd”。在上述两种情形中，对恢复后的图像重新计算的Hash值均与隐藏在图像中的原始图像的Hash值不同，表明图像已经被篡改过。因为Hash函数对图像中任何数据的改动均十分敏感，因此，利用该认证机制，能够检测出图像中任意一个数据的篡改。同时，由于本发明提出的水印方法是基于区域的，任何在非嵌入区域的改动均不影响水印信息的正确提取。

Claims (8)

1、一种具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于包括如下步骤：

1)嵌入区域的选择

首先将原始数据划分为互不重叠的大小相等的小数据块，然后对每个小数据块利用能嵌入信息的可逆整数变换嵌入任意比特信息，根据嵌入信息后是否会导致上溢或下溢，将每个数据块划分为可嵌入的和不可嵌入的，然后选择实际的嵌入区域，使得区域内所有的小数据块全部是可嵌入的，最后将所有嵌入区域的描述信息串连起来形成总的区域描述信息，并记录其长度；

2)水印嵌入

从所选嵌入区域之外的某一约定位置起，设定一个连续的数据段，其长度与总的区域描述信息的长度相同，先从数据段中依次读取原始数据的最不重要位信息，将读取的信息串连起来形成比特流，称之为该数据段的原始的最不重要位信息，然后将总的区域描述信息依次嵌入到该数据段的最不重要位中，再将数据段的原始的最不重要位信息附加到水印负荷之后，一起作为待嵌入的水印信息，最后将待嵌入的水印信息利用能嵌入信息的可逆整数变换依次嵌入到所选区域内的小数据块中；

3)水印提取和原始数据的恢复

从水印嵌入时的同一约定位置起，依次从上述数据段中的最不重要位中读取信息，串连起来形成关于区域描述的比特流，然后重构出所有的嵌入区域，按照与嵌入过程相同的顺序扫描嵌入区域内的小数据块，利用能嵌入信息的可逆整数变换从小数据块中读取信息，将读取的信息串连起来得到嵌入的水印信息，再从中提取水印负荷和数据段的原始的最不重要位信息；如果需要恢复原始数据，则在从小数据块中读取信息的同时进行小数据块的恢复，用提取出的原始的最不重要位信息来替换数据段中对应位置的最不重要位信息。

2、根据权利要求1中的具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于所述的原始数据为一维数据、图像或任意多维数据。

3、根据权利要求1中的具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于所述的能嵌入信息的可逆整数变换方法为：对输入数据进行可逆整数变换，将变换后的部分系数用二进制表示向左移动一位，将比特信息嵌入到空出的最不重要位，然后作逆变换得到输出数据；在提取和恢复原始数据时，先进行可逆整数变换，提取相对应的变换系数的最不重要位比特信息，然后将提取信息后的变换系数向右移动一位，作逆变换，得到恢复后的数据；或者对输入数据进行可逆整数变换，直接将信息嵌入在整数变换后的系数的最不重要位，得到输出数据，提取和恢复原始数据时，直接从数据中的最不重要位提取信息，再进行反变换，得到恢复后的数据。

4、根据权利要求1中的具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于所述的选择实际的嵌入区域是指：自动地选择嵌入区域，或人工交互地选择嵌入区域，使得区域内所有的小数据块全部是可嵌入的。

5、根据权利要求4中所述的具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于在自动地选择嵌入区域时，用数值1表示小数据块是可嵌入的，用数值0表示小数据块是不可嵌入的，所有小数据块的属性构成一幅二值图，或简称为位图，选择的嵌入区域内的小数据块的属性全部是1，所选嵌入区域的净嵌入信息量的总和等于或大于水印的负荷。

6、根据权利要求5中所述的具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于对于一维数据来说，选择的嵌入区域是位图中值为1的连续线段，称之为可嵌入线段，将所有的可嵌入线段按照从大到小的顺序进行排序，得到排序后的线段集合，选择最前面的可嵌入线段作为实际的嵌入区域，直到所选的可嵌入线段的净嵌入信息量的总和等于或大于水印的负荷。

7、根据权利要求4中的具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于针对图像采用人工交互地选择嵌入区域时，先用区别于原始图像的颜色标识可嵌入小数据块，即可嵌入小图像块，然后在图像上人工勾勒出嵌入区域的轮廓，使得嵌入区域内的小图像块均是可嵌入的。

8、根据权利要求1中所述的具有区域选择性的无损数字水印方法，其特征在于所述的嵌入区域的描述信息是指：一维数据可嵌入线段的起始点和线段的长度；图像的多边形嵌入区域采用顶点的数目和顶点坐标来描述。

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