CN113112392B - 水印嵌入及提取方法、嵌入及提取装置、以及处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水印嵌入及提取方法、嵌入及提取装置、以及处理系统。该水印嵌入方法包括：根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图；将零域中距离像素直方图的峰值点最近的零值点与峰值点之间的像素点向零域的方向平移一个单位，以得到平移零值点；将水印中第一比特值的像素点嵌入平移零值点，将水印中第二比特值的像素点嵌入峰值点；将零域中距离峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及标记位向零域的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像。本发明可以在无辅助信息的条件下嵌入、提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。

Description

水印嵌入及提取方法、嵌入及提取装置、以及处理系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体地，涉及一种水印嵌入及提取方法、嵌入及提取装置、以及处理系统。

背景技术

可逆图像数字水印技术是一种支持载体图像无损恢复的数字水印算法，通过可逆水印算法嵌入水印，在水印提取后，载体图像可完全恢复到嵌入水印前的状态。因为其无损恢复的特性，该技术被广泛地应用于图像篡改敏感的场合，如医疗、军事、高保真数字媒体等领域。

直方图平移是实现图像可逆数字水印的一种有效手段。目前，现有的直方图平移处理水印的技术存在以下缺陷：

1.为了抵抗像素溢出，水印嵌入方往往会引入辅助信息去记录坐标等信息，并且会将其同水印一同嵌入到载体图像中，这就使得辅助信息占用了水印的嵌入位，不仅对嵌入容量有影响，还会增大开销；

2.水印提取方为了从水印图像中提取水印，需要水印嵌入方将必需的辅助信息与水印图像一同发送给水印提取方，没有实现真正的“信息隐藏”。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种水印嵌入及提取方法、嵌入及提取装置、以及处理系统，以在无辅助信息的条件下嵌入、提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种水印嵌入方法，包括：

根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图；其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；

将零域中距离像素直方图的峰值点最近的零值点与峰值点之间的像素点向零域的方向平移一个单位，以得到平移零值点；

将水印中第一比特值的像素点嵌入平移零值点，将水印中第二比特值的像素点嵌入峰值点；

将零域中距离峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及标记位向零域的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像；

其中，零域为像素直方图和平移后的像素直方图上连续零值点的数量最多的区域。

本发明实施例还提供一种水印提取方法，包括：

根据预先获取的水印图像生成水印图像的像素直方图；其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域；

将零域中距离像素直方图的峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及零域中距离峰值点最远的零值点向标记位的方向平移一个单位；

从第一像素值对应的像素点中提取第一比特值的水印，从第二像素值对应的像素点中提取第二比特值的水印；

将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点的相邻点之间的像素点、以及零域中距离峰值点最近的零值点向峰值点的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

根据平移后的像素直方图生成原始图像。

本发明实施例还提供一种水印嵌入装置，包括：

第一像素直方图单元，用于根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图；其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；

第一平移单元，用于将零域中距离像素直方图的峰值点最近的零值点与峰值点之间的像素点向零域的方向平移一个单位，以得到平移零值点；

水印嵌入单元，用于将水印中第一比特值的像素点嵌入平移零值点，将水印中第二比特值的像素点嵌入峰值点；

第二平移单元，用于将零域中距离峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及标记位向零域的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

第一图像生成单元，用于根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像；

其中，零域为像素直方图和平移后的像素直方图上连续零值点的数量最多的区域。

本发明实施例还提供一种水印提取装置，包括：

第二像素直方图单元，用于根据预先获取的水印图像生成水印图像的像素直方图；其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域；

第三平移单元，用于将零域中距离像素直方图的峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及零域中距离峰值点最远的零值点向标记位的方向平移一个单位；

水印提取单元，用于从第一像素值对应的像素点中提取第一比特值的水印，从第二像素值对应的像素点中提取第二比特值的水印；

第四平移单元，用于将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点的相邻点之间的像素点、以及零域中距离峰值点最近的零值点向峰值点的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

第二图像生成单元，用于根据平移后的像素直方图生成原始图像。

本发明实施例还提供一种水印处理系统，包括：

如上所述的水印嵌入装置；以及

如上所述的水印提取装置。

本发明实施例的水印嵌入及提取方法、嵌入及提取装置、以及处理系统可以在无辅助信息的条件下嵌入、提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中水印嵌入方法的流程图；

图2是本发明第一实施例中的像素直方图；

图3是本发明第一实施例中经过第一次平移后的像素直方图；

图4是本发明第一实施例中嵌入水印后的像素直方图；

图5是本发明第一实施例中经过第二次平移后的像素直方图；

图6是本发明第二实施例中像素直方图；

图7是本发明第二实施例中经过第一次平移后的像素直方图；

图8是本发明第二实施例中嵌入水印后的像素直方图；

图9是本发明第二实施例中经过第二次平移后的像素直方图；

图10是本发明实施例中水印提取方法的流程图；

图11是本发明第三实施例中的像素直方图；

图12是本发明第三实施例中经过第一次平移后的像素直方图；

图13是本发明第一实施例中提取水印后的像素直方图；

图14是本发明第三实施例中经过第二次平移后的像素直方图；

图15是本发明第四实施例中的像素直方图；

图16是本发明第四实施例中经过第一次平移后的像素直方图；

图17是本发明第二实施例中提取水印后的像素直方图；

图18是本发明第四实施例中经过第二次平移后的像素直方图；

图19是本发明实施例中水印嵌入装置的结构框图；

图20是本发明实施例中水印提取装置的结构框图；

图21是本发明实施例中水印处理系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

鉴于现有技术需要引入辅助信息去嵌入、提取水印，增大开销，没有实现真正的“信息隐藏”，本发明实施例提供一种水印嵌入及提取方法、嵌入及提取装置、以及处理系统，可以在无辅助信息的条件下嵌入、提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1是本发明实施例中水印嵌入方法的流程图。如图1所示，水印嵌入方法包括：

S101：根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图。

其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数。

零值点为素直方图中出现次数为0的像素值对应的像素点。

S102：将零域中距离像素直方图的峰值点最近的零值点与峰值点之间的像素点向零域的方向平移一个单位，以得到平移零值点。

在执行S102之前，还包括：确定像素直方图的峰值点；将峰值点的像素值取反，得到峰值点的标记位。

峰值点为像素直方图中出现次数最多的像素值对应的像素点。标记位的像素值＝255-峰值点的像素值。

S103：将水印中第一比特值的像素点嵌入平移零值点，将水印中第二比特值的像素点嵌入峰值点。

其中，第一比特值为1，第二比特值为0。

S104：将零域中距离峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及标记位向零域的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图。

S105：根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像。

其中，零域为像素直方图和平移后的像素直方图上连续零值点的数量最多的区域。

图1所示的水印嵌入方法的执行主体可以为水印嵌入装置。由图1所示的流程可知，本发明实施例的水印嵌入方法先根据原始图像生成像素直方图，再向零域的方向平移零域与峰值点之间的像素点并嵌入水印，然后向零域的方向平移零域与标记位之间的像素点和标记位，最后根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像，以在无辅助信息的条件下嵌入水印，进而降低开销。

现有技术在嵌入水印前不筛选原始图像，如果原始图像中的像素所对应的直方图没有零值点，则在直方图平移的过程中会造成某个像素值对应的像素点被覆盖，从而导致像素溢出。

为避免像素溢出，本发明的预设条件为：峰值点的像素值在预设的像素值区间内；零域中连续零值点的数量大于预设数量；零值点的像素值均小于标记位的像素值。

其中，预设的像素值区间为(0，127]。峰值点的像素值∈(0，127]。零值点的数量大于3，以避免平移过程中某个像素值对应的像素点被覆盖。零值点的像素值均小于标记位的像素值，即像素直方图上标记位及标记位之后不存在零值点。

具体实施时，零域的位置存在两种情况：(1)零域位于峰值点的左侧；(2)零域位于峰值点与标记位之间。

水印嵌入方法的具体流程如下：

(1)零域位于峰值点的左侧

1、根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图，确定像素直方图的峰值点；将峰值点的像素值取反，得到峰值点的标记位。

图2是本发明第一实施例中的像素直方图。如图2所示，峰值点v_p1＝85，峰值点的标记位v_p1′＝255-85＝170，零域∈[m₁，n₁]，m₁＝49，n₁＝58。

2、将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点之间的像素点向左平移一个单位，以得到平移零值点。

图3是本发明第一实施例中经过第一次平移后的像素直方图。如图2和图3所示，零域中距离峰值点最近的零值点为n₁＝58，峰值点为v_p1＝85，n₁与v_p1之间的像素点的像素值v₁∈(n₁，v_p1)，即v₁∈[n₁+1，v_p1-1]。区域[n₁+1，v_p1-1]的像素点向左平移一个单位后，相当于将区域[n₁+1，v_p1-1]的像素点的像素值减一；此时像素值n₁被填充，产生平移零值点的像素值为v_p1-1。

3、将水印中比特值为“1”的像素点嵌入平移零值点，将水印中比特值为“0”的像素点嵌入峰值点。

图4是本发明第一实施例中嵌入水印后的像素直方图。如图4所示，将水印中比特值为“1”的像素点嵌入平移零值点v_p1-1，将水印中比特值为“0”的像素点嵌入峰值点v_p1。

4、将零域中距离峰值点最远的零值点与标记位之间的像素点、以及标记位向左平移一个单位，得到平移后的像素直方图。

图5是本发明第一实施例中经过第二次平移后的像素直方图。如图4和图5所示，零域中距离峰值点最远的零值点为m₁＝49，标记位为v_p1′＝170，m₁与v_p1′之间的像素点的像素值v₂∈(m₁，v_p1′)，即v₂∈[m₁+1，v_p1′-1]。加上标记位v_p1′，相当于将区域[m₁+1，v_p1′]的像素点向左平移一个单位，即将区域[m₁+1，v_p1′]的像素点的像素值减一。此时产生的新的零值点的像素值为v_p1′。

5、根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像。

(2)零域位于峰值点与标记位之间

1、根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图，确定像素直方图的峰值点；将峰值点的像素值取反，得到峰值点的标记位。

图6是本发明第二实施例中像素直方图。如图6所示，峰值点v_p2＝70，峰值点的标记位v_p2′＝255-70＝185，零域∈[n₂，m₂]，n₂＝140，m₂＝144。

2、将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点之间的像素点向右平移一个单位，以得到平移零值点。

图7是本发明第二实施例中经过第一次平移后的像素直方图。如图6和图7所示，零域中距离峰值点最近的零值点为n₂＝140，峰值点为v_p2＝70，n₂与v_p2之间的像素点的像素值v₃∈(v_p2，n₂)，即v₃∈[v_p2+1，n₂-1]。区域[v_p2+1，n₂-1]的像素点向右平移一个单位后，相当于将区域[v_p2+1，n₂-1]的像素点的像素值加一；此时像素值n₂被填充，产生平移零值点的像素值为v_p2+1。

3、将水印中比特值为“1”的像素点嵌入平移零值点，将水印中比特值为“0”的像素点嵌入峰值点。

图8是本发明第二实施例中嵌入水印后的像素直方图。如图8所示，将水印中比特值为“1”的像素点嵌入平移零值点v_p2+1，将水印中比特值为“0”的像素点嵌入峰值点v_p2。

4、将零域中距离峰值点最远的零值点与标记位之间的像素点、以及标记位向左平移一个单位，得到平移后的像素直方图。

图9是本发明第二实施例中经过第二次平移后的像素直方图。如图8和图9所示，零域中距离峰值点最远的零值点为m₂＝144，标记位为v_p2′＝185，m₂与v_p2′之间的像素点的像素值v₄∈(m₂，v_p2′)，即v₄∈[m₂+1，v_p2′-1]。加上标记位v_p2′，相当于将区域[m₂+1，v_p2′]的像素点向右平移一个单位，即将区域[m₂+1，v_p2′]的像素点的像素值加一。此时像素值m₂被填充，产生的新的零值点的像素值为v_p2′。

5、根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像。

综上，本发明实施例的水印嵌入方法先根据原始图像生成像素直方图，再向零域的方向平移零域与峰值点之间的像素点并嵌入水印，然后向零域的方向平移零域与标记位之间的像素点和标记位，最后根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像，以在无辅助信息的条件下嵌入水印，进而降低开销。

图10是本发明实施例中水印提取方法的流程图。如图10所示，水印提取方法包括：

S201：根据预先获取的水印图像生成水印图像的像素直方图。

其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域。

S202：将零域中距离像素直方图的峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及零域中距离峰值点最远的零值点向标记位的方向平移一个单位。

在执行S202之前，还包括：

从最大的像素值开始向像素值减小的方向查找第一个零值点，将该零值点作为峰值点的标记位；将峰值点的标记位取反，得到峰值点。

具体实施时，从像素直方图上的像素值255开始由右向左寻找第一个零值点。峰值点的像素值＝255-峰值点的标记位的像素值。

S203：从第一像素值对应的像素点中提取第一比特值的水印，从第二像素值对应的像素点中提取第二比特值的水印。

其中，第一比特值为1，第二比特值为0。

一实施例中，第一像素值对应的像素点为标记位的相邻点，第二像素值对应的像素点为标记位。

其中，当零域中的最大像素值小于峰值点的像素值时，标记位的相邻点的像素值小于标记位的像素值。当零域中的最小像素值大于峰值点的像素值时，标记位的相邻点的像素值大于标记位的像素值。

具体实施时，当零域位于峰值点的左侧时，标记位的相邻点为标记位的左相邻点。当零域位于峰值点的右侧时，标记位的相邻点为标记位的右相邻点。

S204：将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点的相邻点之间的像素点、以及零域中距离峰值点最近的零值点向峰值点的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图。

其中，当零域中的最大像素值小于峰值点的像素值时，峰值点的相邻点的像素值小于峰值点的像素值；当零域中的最小像素值大于峰值点的像素值时，峰值点的相邻点的像素值大于峰值点的像素值。

具体实施时，当零域位于峰值点的左侧时，峰值点的相邻点为峰值点的左相邻点。当零域位于峰值点的右侧时，峰值点的相邻点为峰值点的右相邻点。

S205：根据平移后的像素直方图生成原始图像。

图10所示的水印提取方法的执行主体可以为水印提取装置。由图10所示的流程可知，本发明实施例的水印提取方法先根据水印图像生成像素直方图，再向标记位的方向平移零域与标记位之间的像素点和零域中距离峰值点最远的零值点，并提取水印，然后向峰值点的方向平移零域与峰值点的相邻点之间的像素点和零域中距离峰值点最近的零值点，最后根据平移后的像素直方图生成原始图像，以在无辅助信息的条件下提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。

具体实施时，零域的位置存在两种情况：(1)零域位于峰值点的左侧；(2)零域位于峰值点与标记位之间。

水印提取方法的具体流程如下：

(1)零域位于峰值点的左侧

1、根据预先获取的水印图像生成水印图像的像素直方图；像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域。

从像素直方图上的像素值255开始从右向左寻找第一个零值点，将第一个零值点作为峰值点的标记位；将峰值点的标记位取反，得到峰值点。峰值点的像素值＝255-峰值点的标记位的像素值。

图11是本发明第三实施例中的像素直方图。图11中的像素直方图相当于图5中的像素直方图。如图11所示，峰值点的标记位v_p3′＝170，峰值点v_p3＝255-170＝85，零域∈[m₃，n₃]，m₃＝49，n₃＝56。

2、将零域中距离峰值点最远的零值点与标记位之间的像素点、以及零域中距离峰值点最远的零值点向右平移一个单位。

图12是本发明第三实施例中经过第一次平移后的像素直方图。如图11和图12所示，零域中距离峰值点最远的零值点为m₃＝49，标记位为v_p3′＝170，m₃与v_p3′之间的像素点的像素值v₅∈(m₃，v_p3′)，即v₅∈[m₃+1，v_p3′-1]。加上零域中距离峰值点最远的零值点m₃，相当于将区域[m₃，v_p3′-1]的像素点向右平移一个单位，即将区域[m₃，v_p3′-1]的像素点的像素值加一。

3、从标记位的左相邻点中提取比特值为“1”的水印，从标记位中提取比特值为“0”的水印。

图13是本发明第一实施例中提取水印后的像素直方图。如图13所示，从标记位的左相邻点v_p3′-1中提取比特值为“1”的水印，从标记位v_p3′中提取比特值为“0”的水印。

4、将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点的左相邻点之间的像素点、以及零域中距离峰值点最近的零值点向右平移一个单位，得到平移后的像素直方图。

图14是本发明第三实施例中经过第二次平移后的像素直方图。图14中的像素直方图相当于图2中的像素直方图。如图13和图14所示，零域中距离峰值点最近的零值点为n₃＝56，峰值点为v_p3＝85，n₃与峰值点的左相邻点v_p3-1之间的像素点的像素值v₆∈(n₃，v_p3-1)，即v₆∈[n₃+1，v_p3-1)。加上零域中距离峰值点最近的零值点n₃，相当于将区域[n₃，v_p3-1)的像素点向右平移一个单位，即将区域[n₃，v_p3-1)的像素点的像素值加一。

5、根据平移后的像素直方图生成原始图像。

(2)零域位于峰值点与标记位之间

1、根据预先获取的水印图像生成水印图像的像素直方图；像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域。

从像素直方图上的像素值255开始从右向左寻找第一个零值点，将第一个零值点作为峰值点的标记位；将峰值点的标记位取反，得到峰值点。峰值点的像素值＝255-峰值点的标记位的像素值。

图15是本发明第四实施例中的像素直方图。图15中的像素直方图相当于图9中的像素直方图。如图15所示，峰值点的标记位v_p4′＝185，峰值点v_p4＝255-185＝70，零域∈[n₄，m₄]，n₄＝141，m₄＝143。

2、将零域中距离峰值点最远的零值点与标记位之间的像素点、以及零域中距离峰值点最远的零值点向右平移一个单位。

图16是本发明第四实施例中经过第一次平移后的像素直方图。如图15和图16所示，零域中距离峰值点最远的零值点为m₄＝143，标记位为v_p4′＝185，m₄与v_p4′之间的像素点的像素值v7∈(m₄，v_p4′)，即v7∈[m₄+1，v_p4′-1]。加上零域中距离峰值点最远的零值点m₄，相当于将区域[m₄，v_p4′-1]的像素点向右平移一个单位，即将区域[m₄，v_p4′-1]的像素点的像素值加一。

3、从标记位的右相邻点中提取比特值为“1”的水印，从标记位中提取比特值为“0”的水印。

图17是本发明第二实施例中提取水印后的像素直方图。如图17所示，从标记位的右相邻点v_p4′+1中提取比特值为“1”的水印，从标记位v_p4′中提取比特值为“0”的水印。

4、将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点的右相邻点之间的像素点、以及零域中距离峰值点最近的零值点向左平移一个单位，得到平移后的像素直方图。

图18是本发明第四实施例中经过第二次平移后的像素直方图。图18中的像素直方图相当于图6中的像素直方图。如图17和图18所示，零域中距离峰值点最近的零值点为n₄＝141，峰值点为v_p4＝70，n₄与峰值点的右相邻点v_p4+1之间的像素点的像素值v₈∈(v_p4+1，n₄)，即v₈∈(v_p4+1，n₄-1]。加上零域中距离峰值点最近的零值点n₄，相当于将区域(v_p4+1，n₄]的像素点向左平移一个单位，即将区域(v_p4+1，n₄]的像素点的像素值减一。

5、根据平移后的像素直方图生成原始图像。

综上，本发明实施例的水印提取方法先根据水印图像生成像素直方图，再向标记位的方向平移零域与标记位之间的像素点和零域中距离峰值点最远的零值点，并提取水印，然后向峰值点的方向平移零域与峰值点的相邻点之间的像素点和零域中距离峰值点最近的零值点，最后根据平移后的像素直方图生成原始图像，以在无辅助信息的条件下提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种水印嵌入装置，由于该装置解决问题的原理与水印嵌入方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图19是本发明实施例中水印嵌入装置的结构框图。如图19所示，水印嵌入装置可以包括：

第一像素直方图单元，用于根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图；其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；

第一平移单元，用于将零域中距离像素直方图的峰值点最近的零值点与峰值点之间的像素点向零域的方向平移一个单位，以得到平移零值点；

水印嵌入单元，用于将水印中第一比特值的像素点嵌入平移零值点，将水印中第二比特值的像素点嵌入峰值点；

第二平移单元，用于将零域中距离峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及标记位向零域的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

第一图像生成单元，用于根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像；

其中，零域为像素直方图和平移后的像素直方图上连续零值点的数量最多的区域。

在其中一种实施例中，预设条件为：

峰值点的像素值在预设的像素值区间内；

零域中连续零值点的数量大于预设数量；

零值点的像素值均小于标记位的像素值。

在其中一种实施例中，还包括：第一确定单元，用于：

确定像素直方图的峰值点；

将峰值点的像素值取反，得到峰值点的标记位。

综上，本发明实施例的水印嵌入装置先根据原始图像生成像素直方图，再向零域的方向平移零域与峰值点之间的像素点并嵌入水印，然后向零域的方向平移零域与标记位之间的像素点和标记位，最后根据平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像，以在无辅助信息的条件下嵌入水印，进而降低开销。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种水印提取装置，由于该装置解决问题的原理与水印提取方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。

图20是本发明实施例中水印提取装置的结构框图。如图20所示，水印提取装置可以包括：

第二像素直方图单元，用于根据预先获取的水印图像生成水印图像的像素直方图；其中，像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域；

第三平移单元，用于将零域中距离像素直方图的峰值点最远的零值点与峰值点的标记位之间的像素点、以及零域中距离峰值点最远的零值点向标记位的方向平移一个单位；

水印提取单元，用于从第一像素值对应的像素点中提取第一比特值的水印，从第二像素值对应的像素点中提取第二比特值的水印；

第四平移单元，用于将零域中距离峰值点最近的零值点与峰值点的相邻点之间的像素点、以及零域中距离峰值点最近的零值点向峰值点的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

第二图像生成单元，用于根据平移后的像素直方图生成原始图像。

在其中一种实施例中，还包括：第二确定单元，用于：

从最大的像素值开始向像素值减小的方向查找第一个零值点，将第一个零值点作为峰值点的标记位；

将峰值点的标记位取反，得到峰值点。

在其中一种实施例中，第一像素值对应的像素点为标记位的相邻点，第二像素值对应的像素点为标记位。

在其中一种实施例中，当零域中的最大像素值小于峰值点的像素值时，标记位的相邻点的像素值小于标记位的像素值；峰值点的相邻点的像素值小于峰值点的像素值；

当零域中的最小像素值大于峰值点的像素值时，标记位的相邻点的像素值大于标记位的像素值；峰值点的相邻点的像素值大于峰值点的像素值。

综上，本发明实施例的水印提取装置先根据水印图像生成像素直方图，再向标记位的方向平移零域与标记位之间的像素点和零域中距离峰值点最远的零值点，并提取水印，然后向峰值点的方向平移零域与峰值点的相邻点之间的像素点和零域中距离峰值点最近的零值点，最后根据平移后的像素直方图生成原始图像，以在无辅助信息的条件下提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种水印处理系统。图21是本发明实施例中水印处理系统的结构框图。如图21所示，水印处理系统可以包括：如上所述的水印嵌入装置；以及如上所述的水印提取装置。

综上，本发明实施例的水印处理系统可以在无辅助信息的条件下嵌入、提取水印，进而降低开销，实现信息隐藏。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block)，单元，和步骤可以通过电子硬件、电脑软件，或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability)，上述的各种说明性部件(illustrative components)，单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用，可以使用各种方法实现所述的功能，但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。

本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块，或单元，或装置都可以通过通用处理器，数字信号处理器，专用集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置，离散门或晶体管逻辑，离散硬件部件，或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器，可选地，该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现，例如数字信号处理器和微处理器，多个微处理器，一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核，或任何其它类似的配置来实现。

本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地，存储媒介可以与处理器连接，以使得处理器可以从存储媒介中读取信息，并可以向存储媒介存写信息。可选地，存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中，ASIC可以设置于用户终端中。可选地，处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。

在一个或多个示例性的设计中，本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外，任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介，例如，如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘，磁盘通常以磁性复制数据，而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。

Claims (10)

1.一种水印嵌入方法，其特征在于，包括：

根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图；其中，所述像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；

将零域中距离所述像素直方图的峰值点最近的零值点与所述峰值点之间的像素点向所述零域的方向平移一个单位，以得到平移零值点；

将水印中第一比特值的像素点嵌入所述平移零值点，将所述水印中第二比特值的像素点嵌入所述峰值点；

将所述零域中距离所述峰值点最远的零值点与所述峰值点的标记位之间的像素点、以及所述标记位向所述零域的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

根据所述平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像；

其中，所述零域为所述像素直方图和所述平移后的像素直方图上连续零值点的数量最多的区域。

2.根据权利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，还包括：

确定所述像素直方图的峰值点；

将所述峰值点的像素值取反，得到所述峰值点的标记位。

3.一种水印提取方法，其特征在于，包括：

根据预先获取的水印图像生成所述水印图像的像素直方图；其中，所述像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；所述像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域；

将所述零域中距离所述像素直方图的峰值点最远的零值点与所述峰值点的标记位之间的像素点、以及所述零域中距离所述峰值点最远的零值点向所述标记位的方向平移一个单位；

从第一像素值对应的像素点中提取第一比特值的水印，从第二像素值对应的像素点中提取第二比特值的水印；

将所述零域中距离所述峰值点最近的零值点与所述峰值点的相邻点之间的像素点、以及所述零域中距离所述峰值点最近的零值点向所述峰值点的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

根据所述平移后的像素直方图生成原始图像。

4.根据权利要求3所述的水印提取方法，其特征在于，还包括：

从最大的像素值开始向所述像素值减小的方向查找第一个零值点，将所述第一个零值点作为所述峰值点的标记位；

将所述峰值点的标记位取反，得到所述峰值点。

5.根据权利要求3所述的水印提取方法，其特征在于，

所述第一像素值对应的像素点为所述标记位的相邻点，所述第二像素值对应的像素点为所述标记位；

当所述零域中的最大像素值小于所述峰值点的像素值时，所述标记位的相邻点的像素值小于所述标记位的像素值；所述峰值点的相邻点的像素值小于所述峰值点的像素值；

当所述零域中的最小像素值大于所述峰值点的像素值时，所述标记位的相邻点的像素值大于所述标记位的像素值；所述峰值点的相邻点的像素值大于所述峰值点的像素值。

6.一种水印嵌入装置，其特征在于，包括：

第一像素直方图单元，用于根据预先获取的原始图像生成符合预设条件的像素直方图；其中，所述像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；

第一平移单元，用于将零域中距离所述像素直方图的峰值点最近的零值点与所述峰值点之间的像素点向所述零域的方向平移一个单位，以得到平移零值点；

水印嵌入单元，用于将水印中第一比特值的像素点嵌入所述平移零值点，将所述水印中第二比特值的像素点嵌入所述峰值点；

第二平移单元，用于将所述零域中距离所述峰值点最远的零值点与所述峰值点的标记位之间的像素点、以及所述标记位向所述零域的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

第一图像生成单元，用于根据所述平移后的像素直方图生成嵌入水印的图像；

其中，所述零域为所述像素直方图和所述平移后的像素直方图上连续零值点的数量最多的区域。

7.根据权利要求6所述的水印嵌入装置，其特征在于，还包括：第一确定单元，用于：

确定所述像素直方图的峰值点；

将所述峰值点的像素值取反，得到所述峰值点的标记位。

8.一种水印提取装置，其特征在于，包括：

第二像素直方图单元，用于根据预先获取的水印图像生成所述水印图像的像素直方图；其中，所述像素直方图的横轴为像素值，纵轴为像素数；所述像素直方图上连续零值点数量最多的区域为零域；

第三平移单元，用于将所述零域中距离所述像素直方图的峰值点最远的零值点与所述峰值点的标记位之间的像素点、以及所述零域中距离所述峰值点最远的零值点向所述标记位的方向平移一个单位；

水印提取单元，用于从第一像素值对应的像素点中提取第一比特值的水印，从第二像素值对应的像素点中提取第二比特值的水印；

第四平移单元，用于将所述零域中距离所述峰值点最近的零值点与所述峰值点的相邻点之间的像素点、以及所述零域中距离所述峰值点最近的零值点向所述峰值点的方向平移一个单位，得到平移后的像素直方图；

第二图像生成单元，用于根据所述平移后的像素直方图生成原始图像。

9.根据权利要求8所述的水印提取装置，其特征在于，

所述第一像素值对应的像素点为所述标记位的相邻点，所述第二像素值对应的像素点为所述标记位；

当所述零域中的最大像素值小于所述峰值点的像素值时，所述标记位的相邻点的像素值小于所述标记位的像素值；所述峰值点的相邻点的像素值小于所述峰值点的像素值；

当所述零域中的最小像素值大于所述峰值点的像素值时，所述标记位的相邻点的像素值大于所述标记位的像素值；所述峰值点的相邻点的像素值大于所述峰值点的像素值。

10.一种水印处理系统，其特征在于，包括：

如权利要求6-7任一权利要求所述的水印嵌入装置；以及

如权利要求8-9任一权利要求所述的水印提取装置。

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