CN101719983A - 能为照片添加说明信息的相机 - Google Patents

Abstract

本发明为“能为照片添加说明信息的相机”，该发明所属技术领域为计算机应用、数码产品应用、模式识别、图像处理等领域。本发明实现了一种可以在拍摄照片的同时为该照片嵌入说明信息的相机，在相机拍摄的照片内嵌入信息采用数字水印技术实现。为了使嵌入的信息能够抵抗诸如压缩、缩放、滤波等攻击，采用鲁棒数字水印技术实现水印嵌入。实现过程中，首先对照片进行2层提升小波处理，将得到的低频子带最低有效位置零，再将说明信息转换为二值图像后嵌入到该低频子带的最低有效位内。该相机能够在照片拍摄的同时为照片添加有关说明信息，能够广泛应用于刑侦现场、理赔现场等需要及时对相片进行说明的场合，也可以应用于日常生活的照相留念中。

Description

能为照片添加说明信息的相机

技术领域

该发明为一种能为照片添加说明信息的相机，其所属技术领域为计算机应用、数码产品应用、模式识别、图像处理领域。

背景技术

目前，数码相机的使用已经相当普遍，人们经常拍摄大量的照片留作纪念，可是往往由于来不及整理而造成再次浏览时相片时已经忘记了拍摄时的相关背景信息，记不起是在什么地点、场景下拍摄的这张照片。另外，在一些特殊的领域，比如刑侦现场、保险理赔现场等，通常需要立即对拍摄的照片做出场景等相关说明。目前，照片的说明通常采用与相片分离的方式实现，给使用带来了极大的不便。

数字水印技术是通过在图像的空域或者频域内嵌入信息的一种技术。嵌入的信息可以是该图像的说明信息、认证信息、版权信息等相关信息。数字水印技术根据其特性划分，可以划分为鲁棒性水印和脆弱水印。鲁棒性水印通常用来实现对图像的版权认证等方面，脆弱性水印通常用来实现对图像的有效性认证等方面。

提升小波是由第一代小波变换的提升来实现的。提升小波既有第一代小波的优点，又克服了它的局限性。它运算速度快，并且其逆变换是正变换的反运算。因此应用提升小波进行变换，可以很好地恢复原始图像。

提升小波的正向提升过程可分解为三个过程：分裂、预测和修正。首先假设已知需要处理的序列集为λ₀，具体实现过程为：

1)分裂。

将λ₀分解为两个更小的子集，λ_-1和γ_-1。

2)预测。

用γ_-1和它的预测值P(λ_-1)之间的差值来表示γ_-1，即

γ_-1＝γ_-1-P(λ_-1)

3)修正。

通过算法U更新λ_-1，即，

λ_-1＝λ_-1+U(γ_-1)

提升小波有良好的可逆性。一旦完成前向变换，即可快速得到逆向提升小波变换，与前向操作的唯一不同就是加号与减号的区别。

发明内容

本发明实现了一种可以在拍摄照片的同时为该照片嵌入说明信息的相机，在相机拍摄的照片内嵌入信息采用数字水印技术实现。为了使嵌入的信息能够抵抗诸如压缩、缩放、滤波等攻击，采用鲁棒数字水印技术实现水印嵌入。

附图说明

图1为“能为照片添加说明信息的相机”的组成结构图。

图2为“说明信息嵌入处理模块”的算法描述。

图3为“说明信息嵌入处理模块”的实现框架。

具体实施方式

该发明中相机的组成结构图如图1所示，其具体实施方式如下：

1.微处理器的使用

为了提高微处理器的功能，采用的微处理器为ARM9系列。

2.增加“说明信息嵌入处理模块”

在传统数码相机的基础上增加一个新的模块为“说明信息嵌入处理模块”，该模块负责完成将说明信息嵌入到数码相机内。

该部分的算法描述如图2所示。

该部分的实现框架如图3所示。

3.说明信息的嵌入算法

水印的嵌入过程分为：提升小波变换、最低有效位置零、说明信息处理、嵌入水印信息、逆提升小波变换等步骤，具体如下：

1)提升小波变换

将拍摄后需要添加说明信息的照片进行2层提升小波变换，得到它的4个频率子带，分别是低频、水平、垂直及对角线频率子带。低频LL₂集中了图像的大部分能量，选择低频作为水印嵌入载体。

2)最低有效位置零

将得到的低频LL₂的最低有效位置零，得到其变换矩阵LL_2lsb。比如，某点的像素值为7，其二进制形式为00000111，如果将其最低位置零，则变为00000110。

3)说明信息处理

为了便于处理和显示上的方便，将说明信息处理为一张二值图像，具体如下：

第1步：生成水印载体图像

创建图像OW，其长宽均为需要添加说明信息的照片的1/4大小。

第2步：二值化处理

将说明信息转换为二进制形式，具体为

Mb＝ms2b(message)

式中，函数ms2b(·)的作用为进制转换函数，负责将说明信息message转换为二进制值Mb。

第3步：说明信息转换

将得到的二进制值Mb写入图像OW内，为了提高鲁棒性采用扩频的方式写入，生产二值图像OB，具体如下：

OB＝Dw(OW，Mb)

式中，函数Dw(·)实现将二进制值Mb迭代多次后，写入图像OW内，得到二值图像OB。

4)嵌入水印信息

将说明信息所生产的二值图像OB嵌入到低频子带LL_2lsb，嵌入公式如下：

Wd＝LL_2lsb+OB

式中，Wd为得到的含有说明信息的低频子带。因为图像OB为二值图像，可以直接将其与低频子带LL_2lsb相加，即可得到含有说明信息的低频子带Wd。

此时，得到的Wd的最低位保存有照片的说明信息。

5)逆提升小波变换

将得到的含有说明信息的低频子带Wd进行2层逆提升小波变换，得到含水印信息的照片。

此时，得到的照片含有该照片的说明信息，可以在特定的图片浏览器下显示出其说明信息。

4.水印提取过程

嵌入了说明信息的照片与普通照片一样可以在图像管理器下正常浏览，但是如果需要浏览该照片的说明信息必须使用专门的浏览器。该浏览实现将照片的说明信息从图像内提取出来，即提取数字水印。

水印的提取过程分为：提升小波变换、提取水印信息、获取说明信息的原始二值序列、进制转换等步骤，具体如下：

1)提升小波变换

将得到的含有说明信息的照片进行2层提升小波变换，得到它的4个频率子带，包括低频子带LL₂ ^*和3个高频子带。

2)提取水印信息

提取得到的低频子带L₂ ^*的最低有效位W^*，公式如下：

$W^{*}=\mathrm{bitGet}\left({\mathrm{LL}}_2^{*}\right)$

此时得到的W^*为提取照片的说明信息多次迭代结果。

3)获取说明信息的原始二值序列

因为在信息嵌入过程中，为了提高鲁棒性采用扩频的方式写入的说明信息。因此，此处得到的W^*，是原始二值序列多次迭代的结果。此处对W^*进行处理，得到原始二值序列

，具体如下：

${\hat{W}}^{*}={\mathrm{Kp}}^{-1}\left(W^{*}\right)$

式中，函数Kp^-1(·)实现对扩频信息W^*进行处理，求得扩频前信息

4)进制转换

将得到的二值序列

进行进制转换，得到原始说明信息M，具体如下：

$M=b2\mathrm{de}\left({\hat{W}}^{*}\right)$

式中，函数b2de(·)负责实现将二进制信息

转换为文字信息M。

Claims (3)

1.一种能为照片添加说明信息的相机，其特征是能够在照相的同时为照片添加说明信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是在实现过程中首先对照片进行了2次提升小波变换，然后将提升小波的低频子带最低有效位置零，再将说明信息嵌入到该最低有效位上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是将照片的说明信息处理为二值图像。

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