CN1513256A - 用数据隐藏技术在光栅图像数据中嵌入颜色简档 - Google Patents
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Abstract
在一个实施例中，包括像素密度、像素颜色等的图像的光栅图像数据能够被稍微改变以基本上不改变图像的视觉效果地在图像中编码颜色简档。编码数据可以表示源装置的颜色简档数据，并能够由目标装置提取用于执行彩色转换以改善彩色图像精度。
Description
发明的领域
本发明涉及彩色成像，尤其涉及颜色简档(profile)信息的通信。
发明的背景
彩色成像装置使用不同的装置相关坐标(device-dependentcoordinates)的组合来形成在诸如纸张或胶片的媒体上以显示或打印出彩色图像。很多硬拷贝打印装置使用青色、品红、黄色和黑色(CMYK)的组合形成彩色图像。这些C、M、Y和K的装置相关坐标可以被组合以形成该装置能够产生的色度值域。诸如阴极射线管(CRT)或平板监视器的显示装置可以使用红色、绿色和蓝色(RGB)的装置相关坐标。一些高保真彩色成像装置可以使用与诸如橙色和绿色的其他坐标组合的青色、品红、黄色和黑色的装置相关坐标。这些以及其他的装置相关坐标系统已经被开发用于各种彩色成像装置。
很多不同的装置独立坐标系统已经被开发出来，它们试图把不同装置之间的颜色规范标准化。例如，Commission Interationale del’Eclairage(CIE)已经开发了诸如L*a*b颜色空间(下文中称为L*a*b颜色空间，L*a*b空间或简称为L*a*b)和XYZ颜色空间(下文中称为XYZ颜色空间，XYZ空间，或简称为XYZ)的装置独立颜色空间。而且，几个其他的组织和个人已经开发了其他的装置独立颜色空间。
装置独立颜色空间中，一个点理论上确定与任意特定装置坐标无关的一个色度值。例如L*a*b空间或XYZ空间中的一个点能够映射为一个装置域中的一个点。该装置域中的那个点依次确定装置着色剂的组合，这在理论上将产生与由L*a*b间或XYZ空间中的点确定的颜色视觉上相等的颜色。然而实际上当装置独立坐标输入到不同装置中时，输出通常看起来不同。
色彩处理工具和技术已经被开发以实现不同装置的输出之间更精确的颜色匹配。例如，为此已经开发了颜色简档和颜色匹配模块(CMMs)。
例如，颜色简档能够用于描述和确定用于产生特定彩色图像的一个装置的色度特征。一个颜色简档是说明一个特定装置的颜色特性的数据结构。一个颜色简档可以包括诸如描述装置的装置相关坐标和装置独立坐标之间的关系的信息的颜色信息。而且，颜色简档可以包括描述使用的打印介质的信息(在打印机的情况下)或荧光粉类型信息(在计算机显示的情况下)。另外，一个颜色简档甚至可以包括描述图像被表现时的亮度条件的信息。这和其他信息可以包括在一个颜色简档中。
颜色匹配模块(CMMs)通常是用于精确的颜色匹配的软件应用程序。一个CMM可以执行一种算法，例如，匹配两个不同装置之间的彩色输出。使用各个颜色简档作为输入时，一个CMM可以改变发送到第二装置的颜色数据，从而第二装置的输出将是与第一装置的输出视觉上更加精确匹配的一个。
一个CMM通常装在控制第二装置的计算机上。因此，CMM可以自动提供第二装置的颜色简档。当一个图像文件发送到第二装置时，例如一个附加文件可以被与图像文件一起发送或结合在图像文件中以提供具有第一装置的颜色简档的CMM。以这种方式，CMM可以获得执行一个颜色匹配算法所需要的输入。因此，第二装置的输出能够被调整以更精确地匹配第一装置的输出。
在本文件中术语图像广泛的指任何类型的绘画表现形式。例如，一个图像可能简单地是一页文字、一幅图画、一个图表或其他图形装置，比如用户界面元素，像由计算机操作系统软件产生的按钮或窗口。总的来说，一个图形元素或任意图形元素的集合能够组成一幅图像。
发明内容
本发明包含执行在一个图像的光栅图像数据中嵌入描述一个图像或图像装置的颜色特性的信息的程序代码的方法、系统和计算机可读介质。在一个实施例中，例如，一个方法可以包括获得产生一个图像的一个装置的颜色特性的信息，并在与图像相关联的光栅图像数据中嵌入该信息以便嵌入的信息基本上不影响图像对用户的视觉效果。该方法还包括从图像中提取颜色简档。另外，该方法还包括根据颜色简档显示或打印图像。
描述颜色特性的信息可以包括一个颜色简档，比如一个光谱简档和一个色度简档。或者，描述颜色特性的信息可以包括指明一个图像的颜色简档的网络位置的路径。例如，路径可以是一个互联网统一资源定位器(URL)。
如果图像包括一个边界，则描述颜色特性的信息可以被嵌入在边界内。该方法还可以包括建立图像的边界并在边界的光栅图像数据内嵌入该信息。
另外，该方法还可以包括在图像中嵌入一个指示符或给图像添加一个指示符。例如，指示符可以指示描述图像的颜色特性的信息保存在图像内。另外，指示符可以指示描述图像的颜色特性的信息保存在图像的哪里。
在另一个实施例中，该方法可以包括接收一个图像的图像文件，并从图像文件的光栅图像数据中提取描述图像的颜色特性的信息。再者，描述图像的颜色特性的信息可以包括一个诸如光谱简档和色度简档的颜色简档。该方法还可以包括根据该颜色简档显示或打印图像。
该方法还可以包括在提取嵌入信息前，检测嵌入信息。例如，检测嵌入信息可以包括检测一个指示符。例如，指示符可以被嵌入在图像内或与结合到图像中。
在又一个实施例中，一个图像简档可以包括光栅图像数据和在描述图像的颜色特性的光栅图像数据内嵌入的信息。嵌入信息基本上可以不影响图像对用户的视觉效果。如果图像包括一个边界，嵌入在图像的光栅图像数据内的信息可以被嵌入在图像边界中。
嵌入在光栅图像数据内的信息可以包括一个颜色简档，比如一个色度简档或一个光谱简档。嵌入在光栅图像数据内的信息可以改变图像。但是，这种改变可以不为人类观察者察觉。
在其他实施例中，本发明包括一个计算机可读介质，它执行程序代码，当执行这些程序代码时实现上述方法中的一种或几种。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的流程图。
图2是根据本发明的包括彩色处理功能的计算机系统的框图。
图3是根据本发明的一个实施例的另一个流程图。
图4说明了建立了边界的一个图像。
图5是根据本发明的一个实施例的又一个流程图。
图6是根据本发明的一个图像获取装置的框图。
图7是根据本发明的一个系统的框图。
具体实施方式
总的来说，本发明提供了用于在图像的光栅图像数据中嵌入描述一个图像或成像装置的颜色特性的信息。在一个例子中，信息是一个颜色简档。通过在图像的光栅图像数据中嵌入颜色简档，颜色简档可以成为图像的一部分。特别是，信息与档案室技术(steganography)，有时称为“数据隐藏”，能够用于把颜色简档数据编码为包含光栅图像数据的一个文件。
在数据文件中编码数据的功能已经被大量研究并开发。美国专利5,850,481，5,930,377，6,072,888，6,111,954，6,122,392，6,137,892和那些专利中提到的很多参考，例如详细描述了信息能够被隐藏在图像内的很多不同的方法。很多数据隐藏应用已经包括作为反伪造措施的“数字水印”的产生。隐藏的数据能够从数据文件中被提取并与参考数据相比较以确定图像的复制、软件应用或其他数字作业是否是通过认证的。
根据本发明，包括像素密度、像素颜色等的光栅图像数据能够被稍微改变，以在图像中编码颜色简档，而基本上不改变图像的视觉效果。编码数据可以表示一个源装置的颜色简档数据，并能够被用于执行彩色转换的目标装置提取以改善彩色图像精度。
很多数据隐藏技术可以用于嵌入颜色简档信息。例如如果光栅图像数据能够被提供在载波中，则光栅图像数据能够通过在载波上嵌入附加信号被改变，而基本上不改变图像的视觉效果。在很多情况下，对人类观察者来说，包括嵌入信息的图像的显示将看起来与不包括嵌入信息的同样的图像视觉上等效。
一些用于在图像中编码数据的技术可能有嵌入数据的限制。例如，如果很多信息嵌入在光栅图像数据中，图像的显示可能显著的受到影响。但是因为用于数据隐藏的技术和方法继续改进，编码数据的使用密度也将得到改善。
能够被嵌入在图像文件的光栅图像数据中的信息量通常是图像文件大小的函数。较大的图像文件能够比较小的图像文件保存更多的嵌入信息。另外，图像的显示可能影响嵌入数据的密度。例如，数据可以被更容易地嵌入到图像的暗区域。图像边界也可以提供保存嵌入信息的有用的高密度位置。
对大多数的信息与档案室应用，嵌入信息与源识别信息相关。例如，如上文提到的，复制权或商标信息经常嵌入在图像中以识别图像的所有者。这能够允许一个复制权所有人识别没有他或她的许可而被使用的图像。因为复制权信息能够以人类观察者不察觉的方式嵌入在图像的光栅数据中，所以复制权侵害者可能不知道他或她未经许可使用的图像实际上在图像中有复制权所有人“签名”。序列号或其他识别符传统上也嵌入在图像中。
彩色图像是能够从在光栅图像数据中编码数据的功能中获益的另一种应用，尤其是数据编码密度的改善。特别是，信息和档案室技术能够被用于在简档所适合的彩色图像中嵌入颜色简档信息。根据本发明，通过编码信息表示的颜色简档，不需要提供用于颜色简档的分离的文件、标题或数据结构。作为替代，颜色简档信息用光栅图像散布，提供数字“水印”，该水印不仅识别图像的来源，而且识别关于装置的色度特征和包含在图像的建立或修改中的环境。
图1是根据本发明的一个实施例的流程图。如图所示，关于一幅图像的颜色简档信息可以被提供(在步骤12)。信息可以接着被嵌入到确定图像的光栅数据文件(在步骤14)。通过光栅数据图像数据文件与目标装置的通信(在步骤16)，颜色简档信息能够被提取(在步骤18)并由目标装置或目标主计算机应用以执行光栅图像数据的彩色转换(在步骤20)。以这种方式，关于一个图像的颜色信息可能成为图像本身的一部分。
在图像文件的光栅图像数据中嵌入颜色简档信息，能够实现几个优点。例如，如果颜色简档嵌入到图像文件的光栅图像数据中，颜色简档可以总与图像相关联。另一方面，如果颜色简档是一个分离的文件，颜色简档可能被丢失或另外与图像分离。
另外，在图像的光栅图像数据中嵌入颜色简档，可以减少在图像处理中表现图像所需要的文件的数量。如果文件通过网络进行通信，减少文件数可以减少用于图像处理的网络带宽量。而且，减少文件数能够减少通过网络发送图像数据所使用的时间。
颜色简档信息可以是一个第一装置的颜色简档，例如诸如扫描仪、数码相机或其他图像获取装置的源装置。例如，如果第一装置被用于打印或显示图像，该装置的颜色简档可以被提供。颜色简档可以确定第一装置的色度或光谱特性，并可以采用原始的、参数数据或计算简档信息的形式。第一装置的颜色简档可以接着被嵌入到由第一装置产生的图像的光栅图像数据中，从而第二装置运行的CMM能够从图像中提取第一装置的颜色简档。以这种方式，CMM能够有足够的数据来执行彩色转换以改善颜色匹配。从而，这能够确保第二装置以与由第一装置表现的原始打印或显示视觉上相同的方式打印或显示图像。
图2是包括根据本发明的彩色处理功能的一个计算机系统的框图。如图2所示，第一装置21可以包括一个数据嵌入模块(DEM)22。一第二装置27可以包括一个CMM 28。DEM 22可以是一个软件程序，它能够用任意一种信息和档案室技术把信息嵌入彩色图像文件25的光栅图像数据中。第一装置21和第二装置27可以采用打印机、显示装置或用于获取或表现彩色影像的其他装置的形式。DEM 22可以在与第一装置21相关联的主计算机上运行，或者可以被嵌入到第一装置的硬件中。例如，与信息和档案室技术相关的市场上可获得的软件包，或者甚至是能够被用于实现DEM 22的免费软件。
同样，CMM 28也可以在与第二装置27相关联的主计算机上运行，或者可以嵌入到第二装置的硬件中。嵌入到图像文件25的信息，例如可以包括用于第一装置21的颜色简档。此外，图像文件25中颜色简档的存在能够为普通人类观察者察觉不到。
CMM 28可以是用第二装置运行的软件以确保第二装置27显示精确的颜色，并且可以包括软件模块或与软件模块相结合，该软件模块从图像文件25中提取颜色简档信息。颜色的精确度能够以图像25的原始表现的形式被确定。例如，用第一装置21的颜色简档嵌入的光栅图像数据能够被第二装置27接收。CMM 28接着从光栅图像数据中检测并提取第一装置21的颜色简档。CMM 28可以用第一装置21的颜色简档运行颜色匹配算法，该颜色简档从光栅图像数据中提取并且是描述第二装置27的色度或光谱特性的颜色简档。以这种方式，CMM 28能够确保第二装置27输出与图像25更精确匹配的图像。
第一和第二装置21、27可以是显示装置、打印机、扫描仪、照相机或任意其他图像获取或图像显示装置。在一个示例性的实施例中，例如，第一装置21是一个显示装置，而第二装置27是一个打印机。CMM 28和DEM 22例如可以是装在第一和第二装置21、27中的软件，或者可以是装在分别控制第一和第二装置21、27的主计算机装置(未示出)的软件。CMM 28和DMM 22能够共同确保显示在第一装置21上的图像视觉上看起来与由第二装置27打印的图像相同。
如上所述，嵌入数据密度限制可能造成在光栅图像数据中嵌入颜色简档的能力上的局限。实际上，根据提供的信息量，一个颜色简档可以包括相当大量的数据。尽管数据密度的限制将随着数据编码技术的改进继续增加，但是本发明当前的实现方式可以使用附加技术来确保颜色简档嵌入到图像的光栅图像数据中。换句话说，在一些实施例中，本发明可以应用这种技术，它提供了在给定图像中隐藏数据容量的更经济的使用。隐藏数据能量能够被看作能不引入视觉上可察觉的非自然信号地编码到图像该数据中的最大数据量。在一些实施例中，颜色简档可以被压缩从而减小隐藏数据量。在那些例子中，当压缩数据从图像文件中提取时，它将需要被解压缩。
图3是根据本发明的实施例的另一个流程图。如图所示，图像的嵌入数据存储容量被确定(在步骤31)并且颜色信息量被确定(在步骤33)。如果颜色信息量小于图像的嵌入数据存储容量(在步骤35的“是”分支)，则颜色信息可以嵌入到光栅图像数据中(在步骤39)。但是，如果颜色信息量大于图像的嵌入数据存储量，则在颜色信息被嵌入到光栅图像数据中(在步骤39)之前图像文件的大小可以被增加(在步骤37)。
在一个例子中，图像文件通过在图像的一侧或多侧建立图像边界被增加(在步骤37)。边界成为图像的一部分并且增加了图像文件的大小。另外，边界也增加了嵌入数据存储容量。边界被建立后，它是图像文件的一部分。
确定边界的光栅图像数据可以具有比图像的其他部分更高的嵌入数据存储密度。而且，在一些情况下，边界能够在视觉上增强图像，例如以相同的方式一个图像帧增强一幅图像。图4说明了具有建立的边界43的图像41。
例如，RGB图像的边界中每个像素可以由三字节数据定义。每个字节可以对应于像素的红色、绿色或蓝色通道的亮度。确定边界的每个像素的字节的三个最低重要性比特可以用于隐藏数据而基本上不影响图像的视觉效果。为此，边界提供了用于保存边界数据的相当高密度的区域。
在一些实现方式中，不管没有边界颜色信息是否能够在光栅图像数据中适合，都建立边界。颜色信息能够单独保存在建立的边界中，而不是在原始图像数据中和新建立的边界中。这能够允许例如一个CMM更容易定位并提取颜色信息。
不论颜色信息是嵌入在原始图像的光栅图像数据中，嵌入在建立的边界中，还是嵌入在原始图像和建立边界的组合中，它都可以包括一个颜色简档。而且，颜色简档可以包括对应于第一显示图像的装置的颜色信息，或者可以包括对应于获取图像的装置的颜色信息。颜色简档可以包括很多不同的装置特性并可以诸如ICC简档的传统的颜色简档。一个ICC简档是一个用于特定装置的描述的符合由国际色彩联盟(ICC)公布的现有规范的色度简档。或者，颜色简档可以是一个光谱或基于光谱的颜色简档。
在其他实施例中，颜色信息包括一个找到颜色简档的路径。例如，该路径可以简单的是对应于一个查找表的一个数字或字符。或者，该路径可能是识别互联网可存取颜色简档的一个网络地址，比如局域网(LAN)路径名，一个互联网协议(IP)地址，或者互联网统一资源定位符(URL)。一个网络服务器，例如能够包括大量的网页，每个网页对应于一个特定的颜色简档。或者，每个简档可以不需要它自己的网页，而是网页服务器能够按要求简单的服务于目标装置的一个文件。每种方式，一个路径(例如一个URL)能够被嵌入到图像的光栅图像数据中，并且接收那一图像的装置能够通过路径定位颜色简档。目标装置27，例如能够根据嵌入在光栅图像数据中的路径信息存取颜色简档。
仍然在另一个实施例中，颜色信息可以包括一个指示符，它能够指示什么颜色信息被嵌入到光栅图像数据，信息被嵌入在哪里，或都指示。颜色信息可以是与图像不可分的，这意味着它形成图像本身的一部分。
图5是根据本发明的一个实施例的流程图。如图所示，颜色简档信息可以被嵌入到光栅图像数据(在步骤51)并且指示符可以被建立(在步骤53)。指示符也可以嵌入到图像的光栅图像数据。或者，指示符可以与图像结合，例如作为图像文件的标题或脚注。如果出现，指示符能够被用于指示颜色信息是否嵌入到光栅图像数据中。而且，指示符可以指示什么信息被嵌入到图像的光栅图像数据，和/或信息被嵌入哪里。例如，如果颜色信息被嵌入到图像边界的光栅图像数据，一个指示符可以添加到图像文件以指示该事实。
当图像文件与目标装置通信时(在步骤55)，目标装置可以寻找一个指示符。如果装置接收一个图像并检测到一个指示符(在步骤57)，该装置可以定位并解释该信息。以这种方式，该装置能够提取嵌入到图像的光栅图像数据中的颜色简档(在步骤58)。而且，检测并提取颜色简档信息后，目标装置能够接着执行一个彩色转换(在步骤59)。
在图像的光栅图像数据中嵌入颜色信息能够实现几个优势。嵌入到图像的光栅图像数据中的颜色简档实际上是图像本身的一部分。因此，接收图像的装置也将接收与那一图像相关联的颜色简档，颜色简档可能不为人知或与图像不相关联。
另外，在光栅图像数据中嵌入颜色简档能够确保颜色简档将不被不经意地改变。如果简档保存在标题或脚注中，例如，别人就能够进入简档并改变它。但是，如果简档保存在图像的光栅图像数据中，改变简档会变得更困难。因此，如果颜色简档被嵌入到光栅图像数据，图像彩色质量能够被更好地保证。
而且，如上文所提到的，在图像文件的光栅图像数据中嵌入颜色简档可以减少在图像处理中表现图像所需要的文件的数量。再者，如果文件通过网络通信，减少文件数量可以减少用于成像处理的网络带宽量，并且也能够减少通过网络发送图像所需的时间。
最后，在图像的光栅图像数据中嵌入颜色简档能够比保存简档的其他方法更有效。例如，在颜色简档中嵌入的图像可以是比包括图像和连接的标题和脚注的图像文件更小的图像文件。
图6是根据本发明的一个图像获取装置的框图。例如，图6中的装置可以是数码相机、扫描仪或能够获取一幅图像或场景的数字表现的其他装置。如图所示，由图像获取装置62获取的获取图像数据能够被输入到装置62内部的DEM 22。存储器64能够被用于保存装置62的颜色简档。装置62的颜色简档能够被输入到DEM 22，它在获取图像数据中嵌入颜色简档。具有嵌入到获取图像数据中的装置62的颜色简档的改变的图像数据能够接着输出到DEM 22。
图7是说明包括图像获取装置72和主计算机76的一个系统的框图。在该实施例中，诸如数码相机或扫描仪的图像获取装置72向装在主计算机76上的DEM 22提供获取图像数据。数据库78为各种装置保存包括用于图像获取装置72的颜色简档的颜色简档。接收获取图像数据后，DEM 22从数据库78中恢复适当的颜色简档。DEM 22能够接着在获取图像数据中嵌入恢复的颜色简档。具有嵌入到获取图像数据中的装置72的颜色简档的改变的图像数据能够接着从DEM 22输出。
该系统也可以包括一个或多个处理器、用户输入装置、显示监视器、存储器装置、存储装置和打印机。该系统在文本的建立和对电子显示或打印再现的图形影像方面可以基本上符合于由图形艺术家和其他用户使用的传统系统。一个存储器/总线控制器和系统总线连接处理器和存储器，同时一个或多个I/O控制器和I/O总线连接处理器和存储器与图像获取装置72、用户输入装置、显示监视器、存储装置和打印机。
用于对光栅图像数据嵌入或提取颜色信息的程序代码能够被装在存储装置的存储器中，存储装置采用与系统相连的固定的硬驱动或可移动的介质驱动的形式。例如，程序代码可以在诸如磁盘、光盘、磁光盘、相位改变盘或其他盘或磁带介质的计算机可读介质上开始执行。或者，程序代码可以从诸如电可擦可编程只读存储器(EEPROM)的电子计算机可读介质装到存储器中，或通过网络连接下载。如果下载，程序代码可以被初始嵌入到载波中或在电磁信号上被发送。程序代码可以作为提供广泛范围功能的应用程序中的特征被体现。
本发明的一些实施方式已经被描述。例如，把颜色信息作为图像的光栅图像数据的一部分保存的方法已经被说明。然而，将理解到能做出各种修改。例如，颜色信息不是颜色简档，也可以是用于促进精确表现颜色的任意类型信息。
Claims (14)
1、一种方法，包括：
获得描述产生图像的装置的颜色特性的信息；和
在与图像相关联的光栅图像数据中嵌入所述信息，以便使嵌入信息基本上不影响图像对用户的视觉效果。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于所述信息包括颜色简档，所述颜色简档包括光谱简档和色度简档之一。
3、如权利要求2所述的方法，其特征在于还包括从所述图像中提取所述颜色简档。
4、如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括根据所述颜色简档修改图像并显示修改后的图像。
5、如权利要求3所述的方法，其特征在于还包括根据所述颜色简档修改图像并打印修改后的图像。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于描述所述颜色特性的信息包括指示所述颜色简档对图像的网络位置的路径。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于所述路径是互联网统一资源定位符。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于图像包括一个边界，并且其中所述嵌入信息包括在所述边界中嵌入所述信息。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在图像中嵌入指示符，所述指示符指示描述图像的颜色特性的信息保存在图像中。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括在图像中嵌入所述指示符，所述指示符识别描述图像的颜色特性的信息保存在图像中的什么地方。
11、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括把所述指示符与图像结合，所述指示符指示描述图像的颜色特性的信息保存在图像中。
12、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括为图像建立所述边界并在所述边界的光栅图像数据中嵌入信息。
13、如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括从图像文件的光栅图像数据中提取所述描述图像的颜色特性的信息。
14、一种计算机可读介质，包括使处理器执行权利要求1-13中任何一个所述的方法的程序代码。
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