CN111147864B - 在图片中嵌入信息的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了在图片中嵌入信息的方法和装置。该方法的一具体实施方式包括：采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵；对原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分；将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵；采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵；基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片。该实施方式实现了在图片中嵌入信息的有效性和稳定性。

Description

在图片中嵌入信息的方法和装置

技术领域

本申请实施例涉及计算机技术领域，具体涉及图片处理技术领域，尤其涉及在图片中嵌入信息的方法和装置。

背景技术

随着互联网技术的快速发展，用户以截图的方式向其他人传达信息成为一种常见的行为，但是截图所表达的信息并不全面，尤其是用户反馈app问题的时候经常是以截图辅以文字说明的方式来描述问题所在，截图中无法包括比如截图的瞬间用户所处的网络状态，网络下发的数据等等信息，技术人员难以根据截图准确定位app问题。

目前，使用现有的在图片中嵌入信息的技术在客户端截图时无法有效植入信息，容易出现白屏等错误。并且对嵌入信息后的图片进行压缩和经过通信工具进行分享的过程中，嵌入的信息容易错乱和丢失。

发明内容

本申请实施例提出了在图片中嵌入信息的方法和装置。

第一方面，本申请实施例提供了一种在图片中嵌入信息的方法，该方法包括：采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵；对原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分；将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵；采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵；基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片。

在一些实施例中，截图的空间域数据矩阵中的数据包括亮度数据和色彩数据。

在一些实施例中，将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵，包括：响应于确定直流系数对2取模后的余数与待嵌入信息比特不相同，保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵。

在一些实施例中，将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵，包括：将直流系数转化为以原码形式表示的二进制数据；响应于确定直流系数的最低位与待嵌入信息比特不相同，保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵。

在一些实施例中，采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵，包括：将截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；采用离散傅里叶变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

在一些实施例中，采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵，包括：将截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；采用离散余弦变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

在一些实施例中，采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵，包括：采用量化表，对已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；采用离散傅里叶变换的逆变换矩阵，将经过反向量化的已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

在一些实施例中，采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵，包括：采用量化表，对已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；采用反离散余弦变换矩阵，将经过反向量化的已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

在一些实施例中，将截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割，包括:将截图的空间域数据矩阵进行4*4或8*8或16*16的矩阵分割。

第二方面，本申请实施例提供了一种在图片中嵌入信息的装置，装置包括：系数矩阵转换单元，被配置成将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵；系数矩阵优化单元，被配置成对原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分；矩阵信息嵌入单元，被配置成将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵；数据矩阵转换单元，被配置成将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵；信息图片生成单元，被配置成基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片。

在一些实施例中，系数矩阵转换单元中截图的空间域数据矩阵中的数据包括亮度数据和色彩数据。

在一些实施例中，矩阵信息嵌入单元进一步被配置成：响应于确定直流系数对2取模后的余数与待嵌入信息比特不相同，保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵。

在一些实施例中，矩阵信息嵌入单元包括：数据转化模块，被配置成将直流系数转化为以原码形式表示的二进制数据；信息嵌入模块，被配置成响应于确定直流系数的最低位与待嵌入信息比特不相同，保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵。

在一些实施例中，系数矩阵转换单元包括：第一矩阵分割模块，被配置成将截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；离散傅里叶变换模块，被配置成采用离散傅里叶变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

在一些实施例中，系数矩阵转换单元包括：第二矩阵分割模块，被配置成将截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；离散余弦变换模块，被配置成采用离散余弦变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

在一些实施例中，数据矩阵转换单元包括：第一反向量化模块，被配置成采用量化表，对已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；离散傅里叶变换的逆变换模块，被配置成采用离散傅里叶变换的逆变换矩阵，将经过反向量化的已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

在一些实施例中，第一矩阵分割模块进一步被配置成：将截图的空间域数据矩阵进行4*4或8*8或16*16的矩阵分割。

在一些实施例中，数据矩阵转换单元包括：第二反向量化模块，被配置成采用量化表，对已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；反离散余弦变换模块，被配置成采用反离散余弦变换矩阵，将经过反向量化的已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

在一些实施例中，第二矩阵分割模块进一步被配置成：将截图的空间域数据矩阵进行4*4或8*8或16*16的矩阵分割。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

本申请实施例提供的在图片中嵌入信息的方法和装置，通过将图片从空间域转换到频率域，对频率域系数进行一次取整、量化、二次取整，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分，而后将待嵌入信息嵌入到直流系数中，最后将图片从频率域转换到空间域，生成已嵌入信息的图片。上述一次取整以及二次取整，能够避免数据溢出错误，有效的将信息嵌入到图片中。嵌入信息的图像在经过客户端应用分享的过程中，容易遭遇到诸如有损压缩、低通滤波、次抽样、插值等信号处理过程，在这些过程中，对直流系数的保护比对交流系数的保护要好，可以避免嵌入的信息在传输的过程中丢失，嵌入到直流系数中的信息在信号处理过程中更加稳健。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本申请的一个实施例可以应用于其中的示例性系统架构图；

图2是根据本申请的在图片中嵌入信息的方法的一个实施例的流程图；

图3是根据本申请的在图片中嵌入信息的方法的一个应用场景的示意图；

图4是根据本申请的在图片中嵌入信息的方法的又一个实施例的流程图；

图5是根据本申请的在图片中嵌入信息的装置的一个实施例的结构示意图；

图6是适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出了可以应用本申请的在图片中嵌入信息的方法和在图片中嵌入信息的装置的实施例的示例性系统架构100。

如图1所示，系统架构100可以包括终端设备101、102、103，网络104和服务器105。网络104用以在终端设备101、102、103和服务器105之间提供通信链路的介质。网络104可以包括各种连接类型，例如有线、无线通信链路或者光纤电缆等等。

用户可以使用终端设备101、102、103通过网络104与服务器105交互，以接收或发送消息等。终端设备101、102、103上可以安装有各种客户端应用，例如网页浏览器应用、购物类应用、搜索类应用、即时通信工具、邮箱客户端、社交平台软件等。

终端设备101、102、103可以是硬件，也可以是软件。当终端设备101、102、103为硬件时，可以是具有显示屏并且支持截图的各种电子设备，包括但不限于智能手机、平板电脑、电子书阅读器、膝上型便携计算机和台式计算机等等。当终端设备101、102、103为软件时，可以安装在上述所列举的电子设备中。其可以实现成多个软件或软件模块(例如用来提供分布式服务)，也可以实现成单个软件或软件模块。在此不做具体限定。

服务器105可以是提供各种服务的服务器，例如对终端设备101、102、103上运行的客户端提供支持的客户端服务器。客户端服务器可以定制待嵌入的信息，并将定制要求(例如定制网络状态信息的要求)反馈给终端设备，终端设备提供待嵌入的信息。客户端服务器也可以提供待嵌入的信息，并将该信息发送给终端设备(例如待嵌入信息为客户端服务器设定的版权标志信息)。

需要说明的是，本申请实施例所提供的在图片中嵌入信息的方法一般由终端设备101、102、103执行，相应地，在图片中嵌入信息的装置一般设置于终端设备101、102、103中。

应该理解，图1中的终端设备、网络和服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的终端设备、网络和服务器。

继续参考图2，示出了根据本申请的在图片中嵌入信息的方法的一个实施例的流程200。该在图片中嵌入信息的方法，包括以下步骤：

步骤201，采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

在本实施例中，在图片中嵌入信息的方法的执行主体(例如图1所示的终端设备)可以采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

其中，空间域又称图像空间是由图像像素点组成的空间，在图像空间中以长度为自变量直接对像素数据进行处理。空间域数据矩阵是根据每一像素点与坐标位置的对应关系存储该像素点的像素数据得到的矩阵。

上述像素数据可以包括但不限于RGB格式、YUV格式的像素数据以及其他现在已知或将来开发的格式的像素数据。其中，YUV格式的像素数据又可以包括但不限于Y'UV格式、YUV格式、YCbCr格式、YPbPr格式的像素数据以及其他现在已知或将来开发的格式的像素数据。

频率域是以频率为自变量描述图像的特征的区域，可以将一幅图像像素数据在空间上的变化分解为具有不同振幅、频率和相位的简振函数的线性叠加。频率、振幅、相位描述正弦图像中的所有信息。

在频率域中，图像的振幅表征图像中最明和最暗的峰值之间的差，相位表征相对于原始波形，这个波形的偏移量，频率是表征图像中灰度变化剧烈程度的指标，是灰度在平面空间上的梯度。频率越大说明原始信号变化速度越快，频率越小说明原始信号越平缓。在频率域中，人的感知系统的某些掩蔽特性可以更方便地结合到信息嵌入的过程中，在频率域中对图像的频率系数进行分解、处理能够有效的将待嵌入信息嵌入到图片中。

图像的空间域与频率域可互相转换。可以引用已经很成熟的变换域技术，将图像由空间域转换到频率域。

在采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵时，可以采用现有的以及将来开发的将图像由空间域转换到频率域的变换域技术来实现。

例如，在一个具体的实施例中，采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵可以包括：将截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；采用离散傅里叶变换矩阵，将图像由图像空间转换到频域空间，即将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。上述采用离散傅里叶变换矩阵进行变换可以消除图像的空间冗余，减少运算量。

在另一个具体的实施例中，采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵可以包括：将截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；采用离散余弦变换矩阵，将图像由图像空间转换到频域空间，即将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。上述采用离散余弦变换矩阵进行变换与采用离散傅里叶变换矩阵进行变换相比运算量减少了一半，从而提高了运算效率，并且具有良好的去相关性的性能，能够更有效地消除图像的空间冗余，有助于对图像进一步熵编码。在这里，相关性是指由于图像的各个像素点之间的变化都是平滑变化的，所以每个像素点和相邻像素点之间都是相关的，不利于对图像进行熵编码。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以采用4*4矩阵分割方式对截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割。上述采用4*4矩阵分割方式能够降低图像的空间域与频率域转换的算法的复杂程度，提高变换域运算的效率。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以采用8*8矩阵分割方式对截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割。上述采用8*8矩阵分割方式能够降低图像的空间域与频率域转换的算法的复杂程度，提高变换域运算的效率并且减少图像分块效应，确保重建图像中块的边界的连续性。上述图像分块效应是指图像在块的边界处出现不连续的缺陷。

在本实施例的一些可选的实现方式中，可以采用16*16矩阵分割方式对截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割。上述采用16*16矩阵分割方式可以明显减少图像分块效应，确保重建图像中块的边界的连续性，提高图像的保真度。

步骤202，对原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分。

在本实施例中，基于步骤201中得到的原始频率域系数矩阵，上述执行主体(例如图1所示的终端设备)可以对原始频率域系数矩阵进行一次取整，其中，一次取整保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分。例如一次取整的源数据为75.9，那么经过一次取整后，该数据变为75。确保图像在空间域与频率域转化的过程中，图像像素数据不超过临界值，避免嵌入的数据丢失。

之后，采用量化表对经过一次取整的原始频率域系数矩阵进行量化处理。量化是通过映射关系，降低比特率的操作，即将原始频率域系数矩阵中的数据除以量化表中对应位置的量化系数。量化过程实际上就是对频率域系数的一个优化过程。它是利用了人眼对高频部分不敏感的特性来实现数据的大幅简化。上述量化表有许多种，例如如表1所示的JPEG压缩编码器中采用的标准8*8量化表：

表1

又例如如表2所示的改进后的量化表：

表2

最后，对经过一次取整、量化后的原始频率域系数矩阵进行二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，二次取整保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分。例如二次取整的源数据为65.7，那么经过二次取整后，该数据变为65。上述取整操作可以确保图像在空间域与频率域转化的过程中，图像像素数据不超过临界值，避免嵌入的数据丢失。

上述一次取整以及二次取整，能够避免出现数据溢出错误，确保嵌入的信息更加稳健。例如源数据为RGB格式的数据，其数值为255，在对该数据对应的频率系数进行量化、取整以及变换域处理的过程中，采用保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分的取整操作，而不采用四舍五入的取整操作，能够避免当图像由频率域转换到空间域时，出现与该频率系数对应的图像像素数据超过阈值范围(即RGB值超过255)导致数据溢出错误的情况，从而有效的将信息嵌入到图片中。

步骤203，将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵。

在本实施例中，在图片中嵌入信息的方法的执行主体可以预先存储待嵌入信息，例如上述待嵌入信息可以是执行主体的型号信息、CPU信息等信息。上述待嵌入信息也可以是上述执行主体根据预设的规则生成的信息，例如上述信息可以是截图时执行主体的网络状态信息、内存信息等信息。上述待嵌入信息还可以是用户输入的信息，例如用户名信息、密码信息等信息。

在上述嵌入信息之前，可以将待嵌入信息转换为二进制数据，以便将信息更隐蔽的嵌入到图片中。上述直流系数是指频率域系数矩阵中，对应于u＝0，v＝0的系数，其余系数被称为交流系数。直流系数的值通常比交流系数值大几十倍，甚至上百倍。因此，将信息嵌入到直流系数中具有更好的不可见性。由于嵌入信息的图像在经过客户端应用分享的过程中，容易遭遇到诸如有损压缩、低通滤波、次抽样、插值等信号处理过程，在这些过程中，对直流系数的保护比对交流系数的保护要好，因此，嵌入到直流系数中的信息在信号处理过程中更加稳健。

在本实施例中，上述嵌入过程可以是修改直流系数来嵌入待嵌入信息的过程，即用待嵌入信息替换直流系数的相应数值位的数值的过程。例如，用待嵌入信息替换直流系数的最低有效位的数值，上述最低有效位，是指一个二进制数字中的第0位(即最低位)。又例如，用待嵌入信息替换直流系数的随机位的数值。

步骤204，采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

在本实施例中，上述执行主体首先对频率域系数矩阵进行反向量化处理；接着，对图像进行变换域处理，将图像由频率域转换到空间域。上述步骤204是与上述步骤202相对应的步骤。上述对应关系例如：上述反向量化与上述量化采用相同的量化表，通过映射关系，提高比特率，即将原始频率域系数矩阵中的数据乘以量化表中对应位置的量化系数。

在采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵时，可以采用现有的以及将来开发的将图像由频率域转换到空间域的变换域技术来实现。

例如，在一个具体的实施例中，采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵可以包括：采用离散傅里叶变换的逆变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。上述采用离散傅里叶变换的逆变换矩阵与上述步骤202所采用的离散傅里叶变换矩阵相对应，基本无损的将图像从频率域转换到空间域，能够提高图像的保真度，提高嵌入信息的隐蔽性。

在另一个具体的实施例中，采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵可以包括：采用反离散余弦变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。上述采用的反离散余弦变换矩阵与上述步骤202所采用的离散余弦变换矩阵相对应，采用反离散余弦变换矩阵的变换中使用了半周期的基函数，而离散傅里叶变换的逆变换使用的是整周期基函数。由于图像中大部分像素的变化都是渐变的，因此，采用反离散余弦变换矩阵的变换可以更好地表达图像，进一步提高图像的保真度以及嵌入信息的隐蔽性。

步骤205，基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片。

在本实施例中，已嵌入信息的空间域数据矩阵是根据每一像素点与坐标位置的对应关系存储该像素点的像素数据得到的矩阵。基于图像像素数据与图像的对应关系，生成已嵌入信息的图片。

需要说明的是，基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片是目前广泛研究和应用的公知技术，在此不再赘述。

继续参见图3，图3是根据本实施例的在图片中嵌入信息的方法的应用场景的一个示意图。在图3的应用场景中，用户打开手机上一个app程序的登录界面，上面有“手机注册”、“微信登录”以及“QQ登陆”三种选项。用户点击“微信登录”，app弹出了“网络错误我知道了”的提示信息。用户对该界面截图时，电子设备将截图从空间域转换到频率域，对频率域系数矩阵进行取整、量化、取整操作，并将待嵌入信息302“华为P9，CPU1.26G可用/3G，网速1.7M/s，内存64G”嵌入到频率域系数矩阵的直流系数中，最后将图像从频率域转换到空间域，生成了已嵌入信息的图片301。

图片301中就包含截图时手机的相关信息302，用户将该截图发送给相关的技术人员，技术人员通过分析图片的信息，就可以得到上述用户的手机在截图时的信息302“华为P9，CPU1.26G可用/3G，网速1.7M/s，内存64G”。技术人员就可以很容易的判断出用户的网络状态良好，从而能帮助技术人员准确的定位app问题。

本申请的上述实施例提供的方法通过对图像的频率域系数矩阵进行保留源数据的整数部分、去除源数据的小数部分的取整操作以及将待嵌入信息嵌入到频率域系数矩阵的直流系数中，实现了在图片中嵌入信息的有效性和稳定性。

进一步参考图4，其示出了在图片中嵌入信息的方法的又一个实施例的流程400。该在图片中嵌入信息的方法的流程400，包括以下步骤：

步骤401，采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

步骤402，对原始频率域系数矩阵进行一次取整，其中，一次取整保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分。

步骤403，采用量化表对经过一次取整后的原始频率域系数矩阵进行量化。

步骤404，对经过量化的原始频率域系数矩阵进行二次取整，其中，二次取整保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分。

在本实施例中，上述步骤401与前述实施例中的步骤201一致，上文针对步骤201的描述也适用于步骤401，上述步骤402、403、404与前述实施例中的步骤202一致，上文针对步骤202的描述也适用于步骤402、403、404，此处不再赘述。

步骤405，将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵。

在本实施例中，将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，可以是按照一定的规则重新编写直流系数的过程，可以采用现有的以及将来开发的信息嵌入技术来实现。

例如，在第一个实施例中，可以按照以下步骤进行信息嵌入：

第一步，判断直流系数对2取模后的余数与待嵌入信息比特是否相同。例如直流系数是32，待嵌入信息比特为0，则32对2取模后的余数为0，该数值与待嵌入信息比特0相同。例如直流系数是-31对2取模后的余数为1，待嵌入信息比特为0，则两者不相同。

第二步，如果两者相同，则不重新编写直流系数。例如，直流系数是32，待嵌入信息比特为0，则32对2取模后的余数为0，该数值与待嵌入信息比特0相同，不用重新编写直流系数就将信息0嵌入到了直流系数当中。

第三步，如果两者不相同，则重新编写直流系数，编写规则为保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作。例如直流系数是-31，待嵌入信息比特为0，直流系数是-31对2取模后的余数为1，待嵌入信息比特为0，则两者不相同，重新编写直流系数。保留直流系数-31的符号位，负号，将直流系数-31的数值位的数值31进行减1操作，得到直流系数的数值位的数值为30，那么新生成的直流系数就为-30。上述过程完成了将信息0嵌入到直流系数-31中的过程。

上述保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，能够确保直流系数转换到空间域时，得到的图像像素数据在阈值范围内，避免出现数据溢出错误，确保嵌入信息的稳定性。

又例如，在第二个实施例中，可以按照以下步骤进行信息嵌入：

第一步，将直流系数转换为以原码形式表示的二进制数据，判断直流系数的最低位的比特是否与待嵌入信息比特相同，其中最低位是指二进制数据的第0位。

第二步，如果相同，不重新编写直流系数。

第三步，如果不相同，则重新编写直流系数，编写规则为保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作。例如直流系数是-8，待嵌入信息比特为1，则将-8转换为以原码形式表示的二进制数据10001000，该二进制数据的最低位为0与待嵌入信息比特1不同，那么需要重新编写直流系数。保留10001000的符号位：1，对10001000的数值位：0001000进行减1操作，数值位变为：0000111，生成的新的直流系数就为10000111，即嵌入信息1后直流系数由-8变为了-7。

上述保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，能够确保直流系数转换到空间域时，得到的图像像素数据在阈值范围内，避免出现数据溢出错误，确保嵌入信息的稳定性。

步骤406，采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

在本实施例中，上述执行主体首先对频率域系数矩阵进行反向量化处理；接着，对图像进行变换域处理，将图像由频率域转换到空间域。上述步骤406是与上述步骤401、403相对应的步骤。

在采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵时，可以采用现有的以及将来开发的将图像由频率域转换到空间域的变换域技术来实现。例如，可以采用离散傅里叶变换的逆变换矩阵，也可以采用反离散余弦变换矩阵将图像由频率域转换到空间域。

步骤407，基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片。

在本实施例中，已嵌入信息的空间域数据矩阵是根据每一像素点与坐标位置的对应关系存储该像素点的像素数据得到的矩阵。基于图像像素数据与图像的对应关系，生成已嵌入信息的图片。

从图4中可以看出，与图2对应的实施例相比，本实施例中的在图片中嵌入信息的方法的流程400细化了将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵的步骤。由此，本实施例描述的方案可以确保嵌入图片中的信息不丢失，从而丰富了图片的数据维度，并且确保了嵌入信息的有效性和稳定性。

进一步参考图5，作为对上述各图所示方法的实现，本申请提供了一种在图片中嵌入信息的装置的一个实施例，该装置实施例与图2所示的方法实施例相对应，该装置具体可以应用于各种电子设备中。

如图5所示，本实施例的在图片中嵌入信息的装置500包括：系数矩阵转换单元501、系数矩阵优化单元502、矩阵信息嵌入单元503、数据矩阵转换单元504和信息图片生成单元505。其中，系数矩阵转换单元501被配置成将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵；系数矩阵优化单元502被配置成对原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分；矩阵信息嵌入单元503被配置成将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵；数据矩阵转换单元504被配置成将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵；而信息图片生成单元505被配置成基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片。

在本实施例中，在图片中嵌入信息的装置500的系数矩阵转换单元501可以将图片由空间域转换到频率域，得到原始频率域系数矩阵。在频率域中，人的感知系统的某些掩蔽特性可以更方便地结合到信息嵌入的过程中，在频率域中对图像的频率系数进行分解、处理能够有效的将待嵌入信息嵌入到图片中。

在本实施例中，系数矩阵优化单元502可以对原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分。量化过程实际上就是对频率系数的一个优化过程。它是利用了人眼对高频部分不敏感的特性来实现数据的大幅简化，提高计算效率。

在本实施例中，在图片中嵌入信息的装置500上可以预先存储待嵌入信息，这些待嵌入信息可以是一些标志信息，例如版权声明信息等，上述待嵌入信息也可以是上述装置500根据预设的规则生成的信息，例如待嵌入信息可以是反映截图时安装上述装置500的设备的运行状态信息，以便将设备的运行状态记录下来。

在本实施例中，矩阵信息嵌入单元503将待嵌入信息嵌入到直流系数中，上述嵌入过程可以是修改直流系数来嵌入待嵌入信息的过程，即用待嵌入信息替换直流系数的相应数值位的数值的过程。使待嵌入信息隐蔽、稳定的嵌入到源图片数据中。根据图片变换域的对应关系，上述数据矩阵转换单元504可以将图片由频率域转换到空间域。

在本实施例中，上述信息图片生成单元505可以根据上述已嵌入信息的空间域数据矩阵里面的图像像素数据，生成已嵌入信息的图片。

应当理解，装置500中记载的诸单元可以与参考图2-图4描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于装置500及其中包含的单元，在此不再赘述。

下面参考图6，其示出了适于用来实现本申请实施例的终端设备的计算机系统600的结构示意图。图6示出的终端设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图6所示，计算机系统600包括中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM 603中，还存储有系统600操作所需的各种程序和数据。CPU 601、ROM 602以及RAM 603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)601执行时，执行本申请的方法中限定的上述功能。需要说明的是，本申请所述的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本申请的操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括系数矩阵转换单元501、系数矩阵优化单元502、矩阵信息嵌入单元503、数据矩阵转换单元504和信息图片生成单元505。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定，例如，系数矩阵优化单元还可以被描述为“得到中间频率域系数矩阵的单元”。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该装置中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被该装置执行时，使得该装置：采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵；对原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，一次取整及二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分；将待嵌入信息嵌入到中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵；采用第二变换矩阵，将已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵；基于已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (17)

1.一种在图片中嵌入信息的方法，包括：

采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵；

对所述原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，所述一次取整及所述二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分；

将待嵌入信息嵌入到所述中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵；

采用第二变换矩阵，将所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵；

基于所述已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片；

其中，所述将待嵌入信息嵌入到所述中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵，包括：

响应于确定直流系数对2取模后的余数与待嵌入信息比特不相同，或响应于确定将直流系数转化为以原码形式表示的二进制数据的最低位与待嵌入信息比特不相同，保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，得到所述已嵌入信息的频率域系数矩阵。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述截图的空间域数据矩阵中的数据包括亮度数据和色彩数据。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵，包括：

将所述截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；

采用离散傅里叶变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将所述截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵，包括：

将所述截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；

采用离散余弦变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将所述截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述采用第二变换矩阵，将所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为所述已嵌入信息的空间域数据矩阵，包括：

采用量化表，对所述已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；

采用离散傅里叶变换的逆变换矩阵，将经过反向量化的所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述采用第二变换矩阵，将所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为所述已嵌入信息的空间域数据矩阵，包括：

采用量化表，对所述已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；

采用反离散余弦变换矩阵，将经过反向量化的所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述将所述截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割，包括:

将所述截图的空间域数据矩阵进行4*4或8*8或16*16的矩阵分割。

8.一种在图片中嵌入信息的装置，包括：

系数矩阵转换单元，被配置成采用第一变换矩阵，将截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵；

系数矩阵优化单元，被配置成对所述原始频率域系数矩阵进行一次取整、量化以及二次取整，得到中间频率域系数矩阵，其中，所述一次取整及所述二次取整分别保留源数据的整数部分，去除源数据的小数部分；

矩阵信息嵌入单元，被配置成将待嵌入信息嵌入到所述中间频率域系数矩阵的直流系数中，得到已嵌入信息的频率域系数矩阵；

数据矩阵转换单元，被配置成采用第二变换矩阵，将所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵；

信息图片生成单元，被配置成基于所述已嵌入信息的空间域数据矩阵，生成已嵌入信息的图片；

其中，所述矩阵信息嵌入单元进一步被配置成：响应于确定直流系数对2取模后的余数与待嵌入信息比特不相同，或响应于确定将直流系数转化为以原码形式表示的二进制数据的最低位与待嵌入信息比特不相同，保留直流系数的符号位不变，对直流系数的数值位的数值进行减1操作，得到所述已嵌入信息的频率域系数矩阵。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述系数矩阵转换单元中所述截图的空间域数据矩阵中的数据包括亮度数据和色彩数据。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述系数矩阵转换单元包括：

第一矩阵分割模块，被配置成将所述截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；

离散傅里叶变换模块，被配置成采用离散傅里叶变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将所述截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

11.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述系数矩阵转换单元包括：

第二矩阵分割模块，被配置成将所述截图的空间域数据矩阵进行矩阵分割；

离散余弦变换模块，被配置成采用离散余弦变换矩阵，对每个矩阵块进行转换，将所述截图的空间域数据矩阵转换为原始频率域系数矩阵。

12.根据权利要求10所述的装置，其中，所述数据矩阵转换单元包括：

第一反向量化模块，被配置成采用量化表，对所述已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；

离散傅里叶变换的逆变换模块，被配置成采用离散傅里叶变换的逆变换矩阵，将经过反向量化的所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一矩阵分割模块进一步被配置成：

将所述截图的空间域数据矩阵进行4*4或8*8或16*16的矩阵分割。

14.根据权利要求11所述的装置，其中，所述数据矩阵转换单元包括：

第二反向量化模块，被配置成采用量化表，对所述已嵌入信息的频率域系数矩阵进行反向量化；

反离散余弦变换模块，被配置成采用反离散余弦变换矩阵，将经过反向量化的所述已嵌入信息的频率域系数矩阵转换为已嵌入信息的空间域数据矩阵。

15.根据权利要求11所述的装置，其中，所述第二矩阵分割模块进一步被配置成：

将所述截图的空间域数据矩阵进行4*4或8*8或16*16的矩阵分割。

16.一种电子设备，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的方法。

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