CN107067362B - 一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，其在水印嵌入过程中，人工设定嵌入水印的高动态范围图像相对于原始高动态范围图像的图像质量值，这样用户可以在不可见性和嵌入容量之间进行权衡，具有较高的灵活性和实用性；其在水印提取过程中，从嵌有水印的高动态范围图像受常规攻击后得到的高动态范围图像或受色调映射攻击后得到的低动态范围图像中，都能对水印信息进行有效的提取，满足高动态范围图像数字水印的鲁棒性要求，因而具有极高的实用性，且能够对抗所有色调映射攻击，鲁棒性好、水印误码率低；其不依赖于高动态范围图像的存储格式，适用于RGBE、OpenEXR或LogLuv格式的高动态范围图像。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像水印方法，尤其是涉及一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法。
背景技术
近年来，高动态范围(High Dynamic Range，HDR)图像作为数字图像领域的重要发展和突破，已在数码摄影、超高清电影与电视、视频游戏、遥感探测和医学成像等各方面日益受到关注。不同于传统的低动态范围(Low Dynamic Range，LDR)图像，高动态范围图像采用浮点数据来记录像素信息，能够更加准确记录真实场景的全部色彩范围值，能够表现出丰富的色彩细节和明暗层次。低动态范围图像能够直接在常规显示设备上再现，而高动态范围图像只能在专用显示设备上再现，但是由于专用显示设备的研制过程复杂、成本较高、技术还不够成熟而普及面有限，因此为了能够在常规显示设备上再现高动态范围图像丰富的颜色和阶调细节，研究人员设计了各种能将高动态范围图像转化成低动态范围图像的色调映射算子(Tone Mapping Operator，TMO)。由于数字图像本身具有易复制、易传播、易篡改的特点，因此高动态范围图像的知识产权保护问题亟待解决。虽然低动态范围图像数字水印技术已经相当成熟，但由于高动态范围图像独特的存储方式和色调映射算子的存在，现有的低动态范围图像数字水印技术不能直接移植到高动态范围图像领域，因此设计一种对抗色调映射算子的鲁棒性高动态范围图像水印算法显得尤为重要。
近年来，高动态范围图像水印技术的研究日益得到重视。C.M.Yu,K.C.Wu,C.M.Wang,"A distortion-free data hiding scheme for high dynamic rangeimages",Displays 32(5),pp.225-236,2011.(余、吴等人，一种无失真的高动态范围图像信息隐藏方案，显示器32(5)，225-236,2011)、Z.H.Wang,C.C.Chang,T.Y.Lin,C.C.Lin,"Anovel distortion-free data hiding scheme for high dynamic range images",Fourth International Conference on Digital Home,Guangzhou,China,pp.33-38,2012.(王、常等人，一种新型无失真的高动态范围图像信息隐藏方案，第四届数字之家国际会议，中国广州，33-38，2012)、C.C.Chang,T.S.Nguyen,C.C.Lin,"Distortion-Free DataEmbedding Scheme for High Dynamic Range Images",Journal of Electronic Scienceand technology 11(1),pp.20-26,2013.(常、Nguyen等人，一种无失真的高动态范围图像数据嵌入方案，电子科学技术11(1)，20-26，2013)、C.C.Chang,T.S.Nguyen,C.C.Lin,"Anew distortion-free data embedding scheme for high-dynamic range images",Multimedia Tools and Applications.75(1),pp.145-163,2016.(常、Nguyen等人，一种新型的无失真高动态范围图像数据嵌入方案，多媒体工具及应用，75(1)，145-163，2016)，这些方法利用了RGBE格式的高动态范围图像的存储特点，即RGB三通道和E通道存在多种同样的映射关系，实现了水印的无损嵌入。Y.M.Cheng,C.M.Wang,"A novel approach tosteganography in high dynamic range images".IEEE Multimedia 16(3),pp.70-80,2009.(陈、王等人，一种新型的高动态范围图像数据隐写方法，IEEE多媒体16(3)，70-80，2009)、M.T.Li,N.C.Huang,C.M.Wang,"A data hiding scheme for HDR images".International Journal of Innovative Computing Information and Control 7(5A),pp.2021-2035,2011.(李、黄等人，高动态范围图像信息隐藏方案，国际创新计算信息与控制杂志7(5A),2021-2035,2011)，这些方法采用了最低有效位(Least Significant Bits，LSB)算法在RGBE格式和LogLuv(TIFF)格式的高动态范围图像上进行水印嵌入。Y.T.Lin,C.M.Wang,W.S.Chen,F.P.Lin,W.Lin,"A Novel Data Hiding Algorithm for HighDynamic Range Images",IEEE Transactions on Multimedia 19(1),pp.196-211,2017.(林、王等人，一种新型的高动态范围图像数据隐藏算法，IEEE多媒体汇刊19(1)，196-211，2017)，该方法利用了OpenEXR格式的高动态范围图像中尾数对图像的质量影响较小这一存储特点，进行水印嵌入。上述这些方法主要依靠高动态范围图像的存储格式特点，在不可见性和嵌入容量方面取得了一定的效果，但是在鲁棒性，尤其是对抗色调映射算子方面无能为力；此外，上述各种方法均不能适用于所有格式的高动态范围图像处理，存在使用局限性。现有的对抗色调映射算子的高动态范围图像水印算法主要有以下几种。F.Guerrini,M.Okuda,N.Adami,R.Leonardi,"High dynamic range image watermarking robustagainst tone-mapping operators".IEEE Trans.Information Forensics and Security6(2),pp.283-295,2011.(Guerrini、Okuda等人，对抗色调映射的鲁棒性高动态范围图像水印，IEEE信息取证和安全汇刊6(2)，283-295，2011)，该方法在小波变换的低频区域上，对低感知区域分块并以峰度作为特征值，利用量化索引调制(Quantization IndexModulation，QIM)方法进行水印嵌入，该方法表现出了良好的色调映射算子(7种)鲁棒性和不可见性，但是水印误码率高于20％。X.Xue,T.Jinno,X.Jin,M.Okuda,S.Goto,"Watermarking for HDR image robust to tone mapping".IEICE Transactions 94-A(11),pp.2334-2341,2011.(薛、Jinno等人，针对色调映射的鲁棒性高动态范围图像水印，IEICE汇刊94-A(11),2334-2341,2011)，该方法首先对高动态范围图像进行对数预处理，然后利用双边滤波器生成基本层和细节层，最后在细节层利用小波变换，对横向、纵向的高频区域进行水印嵌入，该方法可以有效地对抗色调映射算子(4种)攻击，但是测试图像数量相对较少，水印误码率仍然较高。E.Maiorana,V.Solachidis,P.Campisi,Y.Lou,"Robustmulti-bit watermarking for HDR images in the Radon-DCT domain".Int.Symposiumon Image and Signal Processing and Analysis,Trieste,Italy,pp.284-289,2013.(Maiorana、Solachidis等人，Radon-DCT域的鲁棒性多位高动态范围图像水印，图像信号处理和分析国际专题会议，意大利的里雅斯特，284-289,2013)，该方法对高动态范围图像进行对数预处理后，进行离散小波变换和Radon-DCT变换，采用量化索引调制方法在最大能量区域嵌入水印，该方法的不可见性较好，但水印误码率达到22％。V.Solachidis,E.Maiorana,P.Campisi,"HDR image multi-bit watermarking using bilateral-filtering-based masking".Image Processing:Algorithms and Systems,vol.865505,2013.(Solachidis、Maiorana等人，基于双边滤波器掩膜的多位高动态范围图像水印，图像处理：算法和系统，卷号865505,2013)，该方法利用恰可感知失真模型和对比敏感度函数设计了感知掩模，小波变换后嵌入水印，该方法在7种色调映射算子上表现出了较好的鲁棒性，不足之处在于嵌入量只有128bit。V.Solachidis,E.Maiorana,P.Campisi,F.Banterle,"HDR image watermarking based on bracketing decomposition".Int.Conf.on Digital Signal Processing,Santorini,Greece,pp.1-6,2013.(Solachidis、Maiorana等人，基于曝光分解的高动态范围图像水印，数字信号处理国际会议，希腊圣托里尼，1-6,2013.)，该方法将高动态范围图像分解为一系列不同亮度范围的低动态范围图像，并分别进行小波变换嵌入水印，这种多次嵌入造成了该方法的不可见性较差。J.L.Wu,"Robust watermarking framework for high dynamic range imagesagainst tone-mapping attacks".Watermarking 2,229-242,2012.(吴，对抗色调映射攻击的鲁棒性高动态范围图像水印结构，水印2，229-242，2012)，该方法首先选用一种特定的色调映射算子对高动态范围图像进行预处理，对得到的低动态范围图像在DCT域进行水印嵌入，然后重建为高动态范围图像，该方法对色调映射算子的鲁棒性较好，但需要预先确定色调映射算子，显然这并不现实。以上对抗色调映射算子的高动态范围图像水印算法从不同角度出发，利用高动态范围图像的特性，在对抗少数色调映射算子方面取得了一定的效果，然而，以上算法并未从根源上找出高动态范围图像水印和低动态范围图像水印的不同之处，特别是色调映射算子对高动态范围图像水印的影响方面，分析不够深入和准确，因而在对抗色调映射算子的数量和水印误码率方面仍有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，其能够在高动态范围图像中嵌入水印信息，可以在不可见性和嵌入容量之间进行权衡，灵活性和实用性高，且能够在受常规攻击后得到的高动态范围图像或在受色调映射攻击后得到的低动态范围图像中提取出水印信息，能够对抗所有色调映射攻击，鲁棒性好、水印误码率低。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，其特征在于包括水印嵌入和水印提取两部分；
所述的水印嵌入部分的具体步骤为：
①_1、将待嵌入的原始二值水印序列记为W；将待嵌入水印的RGBE、OpenEXR或LogLuv格式的原始高动态范围图像记为Iorg，Iorg的高度为Rorg，Iorg的宽度为Corg；并人为设定Iorg嵌入水印后得到的高动态范围图像相对于Iorg的图像质量值，记为Q；其中，Q∈[70,100]；
①_2、将Iorg从RGB空间转化到HSV空间，得到Iorg的H层图像、S层图像和V层图像，对应记为Iorg-H、Iorg-S和Iorg-V；然后判断Rorg和Corg是否能够被4整除，如果Rorg和Corg均能够被4整除，则对Iorg-V不进行像素点填充，并将Iorg-V重新记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg能够被4整除，而Corg不能够被4整除，则在Iorg-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；如果Rorg不能够被4整除，而Corg能够被4整除，则在Iorg-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg和Corg均不能够被4整除，则在Iorg-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，在Iorg-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；其中，Rnew＝Rorg和Cnew＝Corg中的“＝”为赋值符号，mod()为取余函数；
①_3、对Iorg-V-new进行一级冗余小波变换，得到Iorg-V-new的低频近似分量、水平方向高频分量、垂直方向高频分量和对角线方向高频分量，对应记为LLorg-V-new、HLorg-V-new、LHorg-V-new和HHorg-V-new；然后将LLorg-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将LLorg-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为BLL,org(x,y)；其中，
①_4、对Iorg-V-new中的每个像素点的像素值进行对数归一化处理，得到对数归一化处理后的图像，记为I'org-V-new；然后将I'org-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将I'org-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为Borg-V-new(x,y)；再对I'org-V-new进行下采样处理，得到下采样处理后的图像，记为Valueorg-V-new，Valueorg-V-new的高度为
Valueorg-V-new的宽度为
将Valueorg-V-new中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为Valueorg-V-new(x,y)，Valueorg-V-new(x,y)的值等于Borg-V-new(x,y)中的所有像素点的像素值中的最小值；
①_5、对Valueorg-V-new进行二值化处理，得到Iorg-V-new的感知掩膜，记为Markorg-V-new，将Markorg-V-new中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为Markorg-V-new(x,y)，
然后根据Markorg-V-new中的每个像素点的像素值，判定LLorg-V-new中对应坐标位置的分块是否嵌入水印，对于BLL,org(x,y)，如果Markorg-V-new(x,y)＝0，则判定BLL,org(x,y)不需嵌入水印；如果Markorg-V-new(x,y)＝1，则判定BLL,org(x,y)需嵌入水印；其中，β表示掩膜亮度阈值，β∈[0,1]，β的初始值为1；
①_6、对LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块进行奇异值分解变换，得到LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块的维数为4×4的U矩阵分量、维数为4×4的S矩阵分量、维数为4×4的V矩阵分量；
然后在LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块的U矩阵分量中的第2行第1列元素和第4行第1列元素中嵌入水印，假设BLL,org(x,y)判定为需嵌入水印，则在BLL,org(x,y)的U矩阵分量中的第2行第1列元素U21和第4行第1列元素U41中嵌入水印，如果从W中读取的当前待嵌入的二值水印为1，则当U21-U41<0且|U21-U41|>T时，对U21和U41不进行修改，至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；当|U21-U41|<T时，对U21和U41进行修改，令
并令
至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；
如果从W中读取的当前待嵌入的二值水印为0，则当U21-U41>0且|U21-U41|>T时，对U21和U41不进行修改，至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；当|U21-U41|<T时，对U21和U41进行修改，令
并令
至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；
其中，符号“||”为取绝对值符号，T表示水印嵌入阈值，sign()为取符号函数，
和
中的“＝”为赋值符号；
①_7、对嵌有水印的每个分块进行奇异值分解逆变换，重建低频近似分量，将重建得到的低频近似分量记为LL* org-V-new；然后将LL* org-V-new、HLorg-V-new、LHorg-V-new和HHorg-V-new合成完整的嵌有水印的图像；接着对嵌有水印的图像进行一级冗余小波变换的逆变换，得到逆变换后的嵌有水印的图像，记为I* org-V-new；之后丢弃I* org-V-new的最右侧的4-mod(Corg,4)列像素点和最下侧的4-mod(Rorg,4)行像素点，得到嵌有水印的V层图像，记为I* org-V；再将Iorg-H、Iorg-S和I* org-V合成完整的嵌有水印的HSV空间图像，记为I* HSV；最后将I* HSV从HSV空间转化到RGB空间，得到嵌有水印的RGB空间图像，记为I* org；
①_8、利用HDR-VDP-2方法，计算I* org相对于Iorg的图像质量值，记为Q*；然后判断Q*>Q或|Q*-Q|<6是否成立，如果成立，则将Markorg-V-new确定为水印秘钥K，将I* org确定为最终的嵌有水印的高动态范围图像，水印嵌入过程结束；否则，令β＝β-Δstep，然后返回步骤①_5继续执行；其中，β＝β-Δstep中的“＝”为赋值符号，Δstep表示调整步长；
所述的水印提取部分的具体步骤为：
②_1、读取嵌有水印的高动态范围图像受常规攻击后得到的高动态范围图像或受色调映射后得到的低动态范围图像，记为Istego，Istego的高度为Rorg，Istego的宽度为Corg；
②_2、将Istego从RGB空间转化到HSV空间，得到Istego的H层图像、S层图像和V层图像，对应记为Istego-H、Istego-S和Istego-V；然后判断Rorg和Corg是否能够被4整除，如果Rorg和Corg均能够被4整除，则对Istego-V不进行像素点填充，并将Istego-V重新记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg能够被4整除，而Corg不能够被4整除，则在Istego-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；如果Rorg不能够被4整除，而Corg能够被4整除，则在Istego-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg和Corg均不能够被4整除，则在Istego-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，在Istego-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；
②_3、对Istego-V-new进行一级冗余小波变换，得到Istego-V-new的低频近似分量、水平方向高频分量、垂直方向高频分量和对角线方向高频分量，对应记为LLstego-V-new、HLstego-V-new、LHstego-V-new和HHstego-V-new；然后将LLstego-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将LLstego-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为BLL,stego(x,y)；其中，
②_4、读取水印秘钥K；然后根据水印秘钥K中的每个像素点的像素值，判定LLstego-V-new中对应坐标位置的分块是否提取水印，对于BLL,stego(x,y)，如果Markorg-V-new(x,y)＝0，则判定BLL,stego(x,y)不需提取水印；如果Markorg-V-new(x,y)＝1，则判定BLL,stego(x,y)需提取水印；
②_5、对LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块进行奇异值分解变换，得到LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块的维数为4×4的U矩阵分量、维数为4×4的S矩阵分量、维数为4×4的V矩阵分量；然后在LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块的U矩阵分量中的第2行第1列元素和第4行第1列元素中提取水印，假设BLL,stego(x,y)判定为需提取水印，则在BLL,stego(x,y)的U矩阵分量中的第2行第1列元素U* 21和第4行第1列元素U* 41中提取水印，如果U* 21>U* 41，则提取出的二值水印为0；如果U* 21≤U* 41，则提取出的二值水印为1；再根据提取出的所有二值水印，得到提取出的二值水印序列，记为W*。
所述的步骤①_6中取T＝0.08。
所述的步骤①_8中取Δstep＝0.01。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)本发明方法不依赖于高动态范围图像的存储格式，将现有的RGBE、OpenEXR或LogLuv(TIFF)三种公知格式的高动态范围图像从RGB空间转化为HSV空间，直接在原始的浮点数值上进行水印嵌入，因而，现有的RGBE、OpenEXR和LogLuv(TIFF)三种公知存储格式之间的读写和相互转化，对水印的嵌入和提取没有任何影响，因而本发明方法具有极高的通用性。
2)本发明方法为对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，对所有色调映射算子都具有较高的鲁棒性，即从嵌有水印的高动态范围图像受常规攻击后得到的高动态范围图像或受色调映射攻击后得到的低动态范围图像中，都能对水印信息进行有效的提取，满足高动态范围图像数字水印的鲁棒性要求，因而具有极高的实用性。
3)本发明方法在水印嵌入过程中，人工设定嵌入水印的高动态范围图像相对于原始高动态范围图像的图像质量值，这样用户可以在不可见性和嵌入容量之间进行权衡，具有较高的灵活性和实用性。
4)本发明方法在水印嵌入过程中，获取感知掩膜的算法复杂度极低，可以根据人工设定的图像质量值实时进行更新；同时，感知掩膜的尺寸近似为原始高动态范围图像的尺寸的1/16，且为二值图像，所需存储空间小，便于作为水印秘钥使用，也增强了高动态范围图像数字水印的安全性。
5)本发明方法在水印嵌入过程中，利用了冗余小波变换的扩频特性和冗余性增强了本发明方法的鲁棒性和嵌入容量；同时，利用奇异值分解修改图像的结构信息增强了本发明方法的嵌入强度；最后，设计了低复杂度的亮度感知掩模自适应调节水印的不可见性；在水印提取过程中，可以从嵌有水印的高动态范围图像受常规攻击后得到的高动态范围图像或受色调映射攻击后得到的低动态范围图像中，对水印信息进行有效的提取，能够对抗所有色调映射攻击，鲁棒性好、水印误码率低。
附图说明
图1为本发明方法的水印嵌入部分的流程框图；
图2为本发明方法的水印提取部分的流程框图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提出的一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，其包括水印嵌入和水印提取两部分。所述的水印嵌入部分的流程框图如图1所示，其具体步骤为：
①_1、将待嵌入的原始二值水印序列记为W；将待嵌入水印的RGBE、OpenEXR或LogLuv格式的原始高动态范围图像记为Iorg，Iorg的高度为Rorg，Iorg的宽度为Corg；并人为设定Iorg嵌入水印后得到的高动态范围图像相对于Iorg的图像质量值，记为Q；其中，Q∈[70,100]，在本实施例中将Q值设为90，W的长度可随Q值进行调节，Q值越大则W的长度越小。
①_2、高动态范围图像有三种公知格式，分别为RGBE、OpenEXR或LogLuv(TIFF)格式，三种格式的高动态范围图像均为RGB空间图像。将Iorg从RGB空间转化到HSV空间，得到Iorg的H层图像、S层图像和V层图像，对应记为Iorg-H、Iorg-S和Iorg-V，选取Iorg-V作为嵌入水印的宿主图像；然后判断Rorg和Corg是否能够被4整除，如果Rorg和Corg均能够被4整除，则对Iorg-V不进行像素点填充，并将Iorg-V重新记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg能够被4整除，而Corg不能够被4整除，则在Iorg-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；如果Rorg不能够被4整除，而Corg能够被4整除，则在Iorg-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg和Corg均不能够被4整除，则在Iorg-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，在Iorg-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；其中，Rnew＝Rorg和Cnew＝Corg中的“＝”为赋值符号，mod()为取余函数。
①_3、对Iorg-V-new进行一级冗余小波变换(Redundant Discrete WaveletTransform，RDWT)，得到Iorg-V-new的低频近似分量、水平方向高频分量、垂直方向高频分量和对角线方向高频分量，对应记为LLorg-V-new、HLorg-V-new、LHorg-V-new和HHorg-V-new；然后将LLorg-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将LLorg-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为BLL,org(x,y)；其中，
①_4、对Iorg-V-new中的每个像素点的像素值进行对数归一化处理，得到对数归一化处理后的图像，记为I'org-V-new；然后将I'org-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将I'org-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为Borg-V-new(x,y)；再对I'org-V-new进行下采样处理，得到下采样处理后的图像，记为Valueorg-V-new，Valueorg-V-new的高度为
Valueorg-V-new的宽度为
将Valueorg-V-new中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为Valueorg-V-new(x,y)，Valueorg-V-new(x,y)的值等于Borg-V-new(x,y)中的所有像素点的像素值中的最小值。
①_5、对Valueorg-V-new进行二值化处理，得到Iorg-V-new的感知掩膜，记为Markorg-V-new，将Markorg-V-new中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为Markorg-V-new(x,y)，
然后根据Markorg-V-new中的每个像素点的像素值，判定LLorg-V-new中对应坐标位置的分块是否嵌入水印，对于BLL,org(x,y)，如果Markorg-V-new(x,y)＝0，则判定BLL,org(x,y)不需嵌入水印；如果Markorg-V-new(x,y)＝1，则判定BLL,org(x,y)需嵌入水印；其中，β表示掩膜亮度阈值，β∈[0,1]，β的初始值为1。
①_6、对LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块进行奇异值分解(SingularValue Decomposition，SVD)变换，得到LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块的维数为4×4的U矩阵分量、维数为4×4的S矩阵分量、维数为4×4的V矩阵分量。
然后在LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块的U矩阵分量中的第2行第1列元素和第4行第1列元素中嵌入水印，假设BLL,org(x,y)判定为需嵌入水印，则在BLL,org(x,y)的U矩阵分量中的第2行第1列元素U21和第4行第1列元素U41中嵌入水印，如果从W中读取的当前待嵌入的二值水印为1，则当U21-U41<0且|U21-U41|>T时，对U21和U41不进行修改，至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；当|U21-U41|<T时，对U21和U41进行修改，令
并令
至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入。
如果从W中读取的当前待嵌入的二值水印为0，则当U21-U41>0且|U21-U41|>T时，对U21和U41不进行修改，至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；当|U21-U41|<T时，对U21和U41进行修改，令
并令
至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入。
其中，符号“| |”为取绝对值符号，T表示水印嵌入阈值，T的值越大表示嵌入强度越高，在本实施例中取T＝0.08，sign()为取符号函数，
和
中的“＝”为赋值符号。
①_7、对嵌有水印的每个分块进行奇异值分解(SVD)逆变换，重建低频近似分量，将重建得到的低频近似分量记为LL* org-V-new；然后将LL* org-V-new、HLorg-V-new、LHorg-V-new和HHorg-V-new合成完整的嵌有水印的图像；接着对嵌有水印的图像进行一级冗余小波变换(RDWT)的逆变换，得到逆变换后的嵌有水印的图像，记为I* org-V-new；之后丢弃I* org-V-new的最右侧的4-mod(Corg,4)列像素点和最下侧的4-mod(Rorg,4)行像素点，得到嵌有水印的V层图像，记为I* org-V；再将Iorg-H、Iorg-S和I* org-V合成完整的嵌有水印的HSV空间图像，记为I* HSV；最后将I* HSV从HSV空间转化到RGB空间，得到嵌有水印的RGB空间图像，记为I* org。
①_8、利用现有的HDR-VDP-2方法(参考文献为：M.Narwaria,R.K.Mantiuk,M.P.D.Silva,P.L.Callet."HDR-VDP-2.2:A Calibrated Method for Objective QualityPrediction of High Dynamic Range and Standard Images".In Journal ofElectronic Imaging,24(1),2015.(Narwaria、Mantiuk等人，HDR-VDP-2.2:一种高动态范围图像和标准图像的客观质量预测基准方法，电子成像期刊，24(1),2015))，计算I* org相对于Iorg的图像质量值，记为Q*；然后判断Q*>Q或|Q*-Q|<6是否成立，如果成立，则将Markorg-V-new确定为水印秘钥K，将I* org确定为最终的嵌有水印的高动态范围图像，水印嵌入过程结束；否则，令β＝β-Δstep，然后返回步骤①_5继续执行；其中，β＝β-Δstep中的“＝”为赋值符号，Δstep表示调整步长，在本实施例中取Δstep＝0.01。
所述的水印提取部分的流程框图如图2所示，其具体步骤为：
②_1、读取嵌有水印的高动态范围图像受常规攻击后得到的高动态范围图像或受色调映射后得到的低动态范围图像，记为Istego，Istego的高度为Rorg，Istego的宽度为Corg。
②_2、将Istego从RGB空间转化到HSV空间，得到Istego的H层图像、S层图像和V层图像，对应记为Istego-H、Istego-S和Istego-V，选取Istego-V作为提取水印的图像；然后判断Rorg和Corg是否能够被4整除，如果Rorg和Corg均能够被4整除，则对Istego-V不进行像素点填充，并将Istego-V重新记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg能够被4整除，而Corg不能够被4整除，则在Istego-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；如果Rorg不能够被4整除，而Corg能够被4整除，则在Istego-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg和Corg均不能够被4整除，则在Istego-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，在Istego-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rnew，Istego-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg。
②_3、对Istego-V-new进行一级冗余小波变换(RDWT)，得到Istego-V-new的低频近似分量、水平方向高频分量、垂直方向高频分量和对角线方向高频分量，对应记为LLstego-V-new、HLstego-V-new、LHstego-V-new和HHstego-V-new；然后将LLstego-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将LLstego-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为BLL,stego(x,y)；其中，
②_4、读取水印秘钥K；然后根据水印秘钥K中的每个像素点的像素值，判定LLstego-V-new中对应坐标位置的分块是否提取水印，对于BLL,stego(x,y)，如果Markorg-V-new(x,y)＝0，则判定BLL,stego(x,y)不需提取水印；如果Markorg-V-new(x,y)＝1，则判定BLL,stego(x,y)需提取水印。
②_5、对LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块进行奇异值分解(SVD)变换，得到LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块的维数为4×4的U矩阵分量、维数为4×4的S矩阵分量、维数为4×4的V矩阵分量；然后在LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块的U矩阵分量中的第2行第1列元素和第4行第1列元素中提取水印，假设BLL,stego(x,y)判定为需提取水印，则在BLL,stego(x,y)的U矩阵分量中的第2行第1列元素U* 21和第4行第1列元素U* 41中提取水印，如果U* 21>U* 41，则提取出的二值水印为0；如果U* 21≤U* 41，则提取出的二值水印为1；再根据提取出的所有二值水印，得到提取出的二值水印序列，记为W*。
为进一步说明本发明方法的可行性和有效性，对本发明方法进行测试。
在本实施例中，选取公开的高动态范围图像库和现有的色调映射算子进行测试，其来源分别为：
1)高动态范围图像库来源：
①Greg Ward的网站：http://www.anyhere.com/gward/hdrenc/pages/originals.html，共计33幅高动态范围图像，动态范围的数量级为2.0～8.9，尺寸范围为512×346～6144×6144。
②Image Gallery的网站：http://resources.mpi-inf.mpg.de/hdr/gallery.html，共计7幅高动态范围图像，动态范围的数量级为3.0～8.6，尺寸范围为760×1016～3270×1396。
2)色调映射算子来源：HDR Toolbox for Matlab，版本为1.1.0，共计27个色调映射算子。
在本实施例中选用测试数据库中的15幅高动态范围图像，包含Greg Ward的网站中的11幅高动态范围图像，Image Gallery的网站中的4幅高动态范围图像，具体信息如表1所列；并选用HDR Toolbox中的26个色调映射算子(其中Banterle色调映射算子要求高动态范围图像的数值范围为0.015～3000cd/m2，不具有通用性，因此本发明不再讨论)，具体信息如表2所列。
表1高动态范围图像的具体信息
表2色调映射算子的具体信息
| 序号 | 名称 | 日期 | 序号 | 名称 | 日期 |
| 1 | Ashikhmin | 2002 | 14 | Logarithmic | |
| 2 | BruceExpoBlend | 2013 | 15 | Mertens | 2007 |
| 3 | Chiu | 1993 | 16 | Normalize | |
| 4 | Drago | 2003 | 17 | Pattanaik | 2000 |
| 5 | Durand | 2002 | 18 | RamanTMO | 2009 |
| 6 | Exponential | 19 | ReinhardDevlin | 2005 | |
| 7 | Fattal | 2002 | 20 | Reinhard | 2002 |
| 8 | Ferwerda | 1996 | 21 | Schlick | 1995 |
| 9 | Gamma | 22 | TumblinRushmeier | 1993 | |
| 10 | KimKautzConsistent | 2008 | 23 | VanHateren | 2006 |
| 11 | Krawczyk | 2005 | 24 | WardGlobal | 1994 |
| 12 | Kuang | 2007 | 25 | WardHistAdj | 1997 |
| 13 | Lischinski | 2006 | 26 | Yee | 2003 |
对上述15幅高动态范围图像，按本发明方法的水印嵌入过程嵌入二值水印信息，并按本发明方法的水印提取过程提取出二值水印信息；然后采用信噪比(SNR)、结构相似度(SSIM)和HDR-VDP-2方法来评价嵌有水印的高动态范围图像相对于原始高动态范围图像的图像质量值，即对水印不可见性的评价；同时，采用误码率(BER)来衡量提取的二值水印信息和原始二值水印信息的相似度，即对水印鲁棒性的评价。在嵌有水印的高动态范围图像相对于原始高动态范围图像的图像质量值达到人工设定的图像质量值时，水印信息的嵌入容量(bit)越大，误码率(BER)越小，则数字水印性能越好；反之，则越差。表3列出了人工设定的图像质量值为90时，获取嵌有水印的高动态范围图像的相关测试数据；表4列出了嵌有水印的高动态范围图像受色调映射攻击后得到的低动态范围图像中提取的二值水印信息的误码率。从表3和表4所列的数据，可知人工设定的图像质量值为90时，本发明方法的平均嵌入容量为65035bit，嵌有水印的高动态范围图像受色调映射攻击后平均误码率为12.12％，表现出了优异的嵌入容量和色调映射算子鲁棒性。
表3人工设定的图像质量值为90时，获取嵌有水印的高动态范围图像的相关测试数据
表4嵌有水印的高动态范围图像受色调映射攻击后得到的低动态范围图像中提取的二值水印信息的平均误码率
F.Guerrini,M.Okuda,N.Adami,R.Leonardi,"High dynamic range imagewatermarking robust against tone-mapping operators".IEEE Trans.Inf.ForensicsSecur.6(2),pp.283-295,2011.(Guerrini、Okuda等人，对抗色调映射的鲁棒性高动态范围图像水印，IEEE信息取证和安全汇刊6(2)，283-295，2011)、E.Maiorana,V.Solachidis,P.Campisi,Y.Lou,"Robust multi-bit watermarking for HDR images in the Radon-DCT domain".In:Proc.Int.Symposium on Image and Signal Processing andAnalysis,Trieste,Italy,pp.284-289,2013.(Maiorana、Solachidis等人，Radon-DCT域的鲁棒性多位高动态范围图像水印，图像信号处理和分析专题国际会议，意大利的里雅斯特，284-289,2013)、J.L.Wu,"Robust watermarking framework for high dynamic rangeimages against tone-mapping attacks".Watermarking 2,229-242,2012.(吴，对抗色调映射攻击的鲁棒性高动态范围图像水印结构，水印2，229-242，2012)是现有的对抗色调映射算子的顶尖算法，在此对现有的三种对抗色调映射算子的顶尖算法和本发明方法分别在色调映射算子鲁棒性、平均误码率、嵌入容量以及不可感知性进行对比。为了公平起见，本发明方法分别选取上述第一种和第二种对抗色调映射算子的顶尖算法中的测试图像和色调映射算子(TMO)进行实验，对比数据如表5、表6、表7所列。鉴于第三种对抗色调映射算子的顶尖算法需要预先确定色调映射算子，缺乏实用性，故不进行重点对比。
从表5和表6所列的数据可以看出，本发明方法在设定Q＝90的情况下，嵌入容量在第一种和第二种对抗色调映射算子的顶尖算法的20倍以上；同时，在受色调映射(TM)攻击前后进行水印提取，本发明方法的误码率也明显优于第一种和第二种对抗色调映射算子的顶尖算法。通过表7的综合对比可知，本发明方法在对抗色调映射算子的鲁棒性上优于上述三种对抗色调映射算子的顶尖算法，表现出了优异的性能和普遍的实用性。
表5本发明方法和第一种对抗色调映射算子的顶尖算法在嵌入容量(bit)和受色调映射攻击前后水印提取的误码率(％)对比
表6本发明方法和第二种对抗色调映射算子的顶尖算法在嵌入容量(bit)和受色调映射攻击前后水印提取的误码率(％)对比
表7本发明方法与上述三种对抗色调映射算子的顶尖算法在综合性能上的对比
Claims (3)
1.一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，其特征在于包括水印嵌入和水印提取两部分；
所述的水印嵌入部分的具体步骤为：
①_1、将待嵌入的原始二值水印序列记为W；将待嵌入水印的RGBE、OpenEXR或LogLuv格式的原始高动态范围图像记为Iorg，Iorg的高度为Rorg，Iorg的宽度为Corg；并人为设定Iorg嵌入水印后得到的高动态范围图像相对于Iorg的图像质量值，记为Q；其中，Q∈[70,100]；
①_2、将Iorg从RGB空间转化到HSV空间，得到Iorg的H层图像、S层图像和V层图像，对应记为Iorg-H、Iorg-S和Iorg-V；然后判断Rorg和Corg是否能够被4整除，如果Rorg和Corg均能够被4整除，则对Iorg-V不进行像素点填充，并将Iorg-V重新记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg能够被4整除，而Corg不能够被4整除，则在Iorg-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；如果Rorg不能够被4整除，而Corg能够被4整除，则在Iorg-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝Corg；如果Rorg和Corg均不能够被4整除，则在Iorg-V的最右侧填充4-mod(Corg,4)列像素点，在Iorg-V的最下侧填充4-mod(Rorg,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Iorg-V-new，Iorg-V-new的高度为Rnew，Iorg-V-new的宽度为Cnew，Rnew＝4-mod(Rorg,4)+Rorg，Cnew＝4-mod(Corg,4)+Corg；其中，Rnew＝Rorg和Cnew＝Corg中的“＝”为赋值符号，mod()为取余函数；
①_3、对Iorg-V-new进行一级冗余小波变换，得到Iorg-V-new的低频近似分量、水平方向高频分量、垂直方向高频分量和对角线方向高频分量，对应记为LLorg-V-new、HLorg-V-new、LHorg-V-new和HHorg-V-new；然后将LLorg-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将LLorg-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为BLL,org(x,y)；其中，
①_4、对Iorg-V-new中的每个像素点的像素值进行对数归一化处理，得到对数归一化处理后的图像，记为I'org-V-new；然后将I'org-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将I'org-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为Borg-V-new(x,y)；再对I'org-V-new进行下采样处理，得到下采样处理后的图像，记为Valueorg-V-new，Valueorg-V-new的高度为
Valueorg-V-new的宽度为
将Valueorg-V-new中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为Valueorg-V-new(x,y)，Valueorg-V-new(x,y)的值等于Borg-V-new(x,y)中的所有像素点的像素值中的最小值；
①_5、对Valueorg-V-new进行二值化处理，得到Iorg-V-new的感知掩膜，记为Markorg-V-new，将Markorg-V-new中坐标位置为(x,y)的像素点的像素值记为Markorg-V-new(x,y)，
然后根据Markorg-V-new中的每个像素点的像素值，判定LLorg-V-new中对应坐标位置的分块是否嵌入水印，对于BLL,org(x,y)，如果Markorg-V-new(x,y)＝0，则判定BLL,org(x,y)不需嵌入水印；如果Markorg-V-new(x,y)＝1，则判定BLL,org(x,y)需嵌入水印；其中，β表示掩膜亮度阈值，β∈[0,1]，β的初始值为1；
①_6、对LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块进行奇异值分解变换，得到LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块的维数为4×4的U矩阵分量、维数为4×4的S矩阵分量、维数为4×4的V矩阵分量；
然后在LLorg-V-new中判定为需嵌入水印的每个分块的U矩阵分量中的第2行第1列元素和第4行第1列元素中嵌入水印，假设BLL,org(x,y)判定为需嵌入水印，则在BLL,org(x,y)的U矩阵分量中的第2行第1列元素U21和第4行第1列元素U41中嵌入水印，如果从W中读取的当前待嵌入的二值水印为1，则当U21-U41＜0且|U21-U41|＞T时，对U21和U41不进行修改，至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；当|U21-U41|＜T时，对U21和U41进行修改，令
并令
至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；
如果从W中读取的当前待嵌入的二值水印为0，则当U21-U41＞0且|U21-U41|＞T时，对U21和U41不进行修改，至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；当|U21-U41|＜T时，对U21和U41进行修改，令
并令
至此完成BLL,org(x,y)的水印嵌入；
其中，符号“||”为取绝对值符号，T表示水印嵌入阈值，sign()为取符号函数，
和
中的“＝”为赋值符号；
①_7、对嵌有水印的每个分块进行奇异值分解逆变换，重建低频近似分量，将重建得到的低频近似分量记为LL* org-V-new；然后将LL* org-V-new、HLorg-V-new、LHorg-V-new和HHorg-V-new合成完整的嵌有水印的图像；接着对嵌有水印的图像进行一级冗余小波变换的逆变换，得到逆变换后的嵌有水印的图像，记为I* org-V-new；之后判断Rorg和Corg是否能够被4整除，如果Rorg和Corg均能够被4整除，则对I* org-V-new不进行像素点丢弃，将I* org-V-new作为嵌有水印的V层图像，并将I* org-V-new重新记为I* org-V；如果Rorg能够被4整除，而Corg不能够被4整除，则丢弃I* org-V-new的最右侧的4-mod(Corg,4)列像素点，得到嵌有水印的V层图像，记为I* org-V；如果Rorg不能够被4整除，而Corg能够被4整除，则丢弃I* org-V-new的最下侧的4-mod(Rorg,4)行像素点，得到嵌有水印的V层图像，记为I* org-V；如果Rorg和Corg均不能够被4整除，则丢弃I* org-V-new的最右侧的4-mod(Corg,4)列像素点和最下侧的4-mod(Rorg,4)行像素点，得到嵌有水印的V层图像，记为I* org-V；再将Iorg-H、Iorg-S和I* org-V合成完整的嵌有水印的HSV空间图像，记为I* HSV；最后将I* HSV从HSV空间转化到RGB空间，得到嵌有水印的RGB空间图像，记为I* org；
①_8、利用HDR-VDP-2方法，计算I* org相对于Iorg的图像质量值，记为Q*；然后判断Q*＞Q或|Q*-Q|＜6是否成立，如果成立，则将Markorg-V-new确定为水印秘钥K，将I* org确定为最终的嵌有水印的高动态范围图像，水印嵌入过程结束；否则，令β＝β-Δstep，然后返回步骤①_5继续执行；其中，β＝β-Δstep中的“＝”为赋值符号，Δstep表示调整步长；
所述的水印提取部分的具体步骤为：
②_1、读取嵌有水印的高动态范围图像受常规攻击后得到的高动态范围图像或受色调映射后得到的低动态范围图像，记为Istego，Istego的高度为Rstego，Istego的宽度为Cstego，Rstego与Rorg在数值上相等，Cstego与Corg在数值上相等；
②_2、将Istego从RGB空间转化到HSV空间，得到Istego的H层图像、S层图像和V层图像，对应记为Istego-H、Istego-S和Istego-V；然后判断Rstego和Cstego是否能够被4整除，如果Rstego和Cstego均能够被4整除，则对Istego-V不进行像素点填充，并将Istego-V重新记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rs_new，Istego-V-new的宽度为Cs_new，Rs_new＝Rstego，Cs_new＝Cstego；如果Rstego能够被4整除，而Cstego不能够被4整除，则在Istego-V的最右侧填充4-mod(Cstego,4)列像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rs_new，Istego-V-new的宽度为Cs_new，Rs_new＝Rstego，Cs_new＝4-mod(Cstego,4)+Cstego；如果Rstego不能够被4整除，而Cstego能够被4整除，则在Istego-V的最下侧填充4-mod(Rstego,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rs_new，Istego-V-new的宽度为Cs_new，Rs_new＝4-mod(Rstego,4)+Rstego，Cs_new＝Cstego；如果Rstego和Cstego均不能够被4整除，则在Istego-V的最右侧填充4-mod(Cstego,4)列像素点，在Istego-V的最下侧填充4-mod(Rstego,4)行像素点，且令填充的所有像素点的像素值为0，并将填充后得到的图像记为Istego-V-new，Istego-V-new的高度为Rs_new，Istego-V-new的宽度为Cs_new，Rs_new＝4-mod(Rstego,4)+Rstego，Cs_new＝4-mod(Cstego,4)+Cstego；
②_3、对Istego-V-new进行一级冗余小波变换，得到Istego-V-new的低频近似分量、水平方向高频分量、垂直方向高频分量和对角线方向高频分量，对应记为LLstego-V-new、HLstego-V-new、LHstego-V-new和HHstego-V-new；然后将LLstego-V-new划分成
个互不重叠的尺寸大小为4×4的分块，将LLstego-V-new中坐标位置为(x,y)的分块记为BLL,stego(x,y)；其中，
②_4、读取水印秘钥K；然后根据水印秘钥K中的每个像素点的像素值，判定LLstego-V-new中对应坐标位置的分块是否提取水印，对于BLL,stego(x,y)，如果Markorg-V-new(x,y)＝0，则判定BLL,stego(x,y)不需提取水印；如果Markorg-V-new(x,y)＝1，则判定BLL,stego(x,y)需提取水印；
②_5、对LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块进行奇异值分解变换，得到LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块的维数为4×4的U矩阵分量、维数为4×4的S矩阵分量、维数为4×4的V矩阵分量；然后在LLstego-V-new中判定为需提取水印的每个分块的U矩阵分量中的第2行第1列元素和第4行第1列元素中提取水印，假设BLL,stego(x,y)判定为需提取水印，则在BLL,stego(x,y)的U矩阵分量中的第2行第1列元素U* 21和第4行第1列元素U* 41中提取水印，如果U* 21＞U* 41，则提取出的二值水印为0；如果U* 21≤U* 41，则提取出的二值水印为1；再根据提取出的所有二值水印，得到提取出的二值水印序列，记为W*。
2.根据权利要求1所述的一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，其特征在于所述的步骤①_6中取T＝0.08。
3.根据权利要求1或2所述的一种对抗色调映射的高动态范围图像水印方法，其特征在于所述的步骤①_8中取Δstep＝0.01。
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