TWI643160B - 利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法、影像壓縮裝置及電腦可讀取的記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

一種利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，由一影像壓縮裝置的影像編碼模組將一灰階影像編碼成包含複數個位元圖的一區塊截斷編碼影像，並由該影像壓縮裝置的資料隱寫模組計算將要隱寫資料的一位元圖的一權重總合，並判斷該權重總合模除得到的一餘數未與要被隱寫的資料對應時，改變該位元圖中1的個數或位置，以找出其權重總合進行模除得到的餘數會與要被隱寫的資料對應的各種可能的位元圖選項，並根據該位元圖的一區域灰階值改變量，從該等位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。

Description

利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法、影像壓縮裝置及電腦可讀取的記錄媒體
本發明是有關於一種利用區塊截斷編碼的靜態影像壓縮方法，特別是指一種利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法。
絕對動差區塊截斷編碼(Absolute Moment Block Truncation Coding, 以下簡稱AMBTC)為一種計算簡單並且有效的靜態影像壓縮方法。在AMBTC演算法中，一個大小為P × Q個像素的輸入影像會被切割成複數個影像區塊，每一個影像區塊大小為M × N個像素，且每個影像區塊僅利用兩個像素值(色彩值)a、b來表達，並根據每個影像區塊被編碼轉換成對應的一個位元圖(binary bitmap)中0和1的位置來對應放置這兩種像素值。以八位元的灰階影像為例，原始影像區塊所需的儲存空間為M × N × 8bits，而原始影像區塊經過AMBTC演算法壓縮後產生的區塊截斷編碼(BTC)影像，所需的儲存空間只要M × N + 2 × 8 bits，藉此達到影像壓縮的目的。
然而相較於原始影像，區塊截斷編碼影像在壓縮過程中一定會破壞影像品質，此外，任何在影像上進行資料隱寫(編碼加密)的過程，也或多或少都會對影像品質帶來破壞，因為這個資料隱寫的動作主要是為了提高影像的安全性，例如防偽，跟影像本身品質無關。因此，如何在隱寫資料於區塊截斷編碼影像的過程中，減少對區塊截斷編碼影像品質的影響，讓隱寫資料後的區塊截斷編碼影像的影像品質達到最佳並減少影像失真、雜訊，遂成為本發明的重點。
因此，本發明之目的，即在提供一種能減少對區塊截斷編碼影像品質的影響之利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，以及實現該方法的一種影像壓縮裝置及一種電腦可讀取的記錄媒體。
於是，本發明一種利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，應用於一影像壓縮裝置，用以將一灰階影像轉換成一區塊截斷編碼影像，並將一資料隱寫在該區塊截斷編碼影像中，該方法包括：該影像壓縮裝置中的一影像編碼模組將該灰階影像切割成複數個灰階影像區塊，且將每一個灰階影像區塊各別編碼成對應的一位元圖，並以兩個像素值分別代表該位元圖中0和1的像素值，而產生包含複數個位元圖的該區塊截斷編碼影像；及該影像壓縮裝置中的一資料隱寫模組由左至右、由上而下依序地將資料隱寫在該區塊截斷編碼影像的各該位元圖中，而產生一包含複數個已編碼位元圖之隱寫資料的區塊截斷編碼影像；其中，該資料隱寫模組將要隱寫資料的某一位元圖，根據一針對該位元圖的每個像素位置給予不同權重值之權重表，計算該位元圖的一權重總合，並對該權重總合進行模除運算得到一餘數，且判斷該餘數未與要被隱寫的資料對應時，將該位元圖中的某個1變0、某個0變1或者將某個1與其相鄰的某個0位置互換，以找出各種可能的位元圖選項，且各該位元圖選項的該權重總合進行模除運算得到的該餘數會與要被隱寫的資料對應；該資料隱寫模組將要隱寫資料的該位元圖及位於其上側及左側的四個相鄰的位元圖各自根據相對應的兩個像素值還原成灰階影像區塊，以計算該五個還原的灰階影像區塊各自的一灰階值總合與其各自相對應的原始灰階影像區塊的一灰階值總合之間的差異，而求得分別與該位元圖及該四個相鄰的位元圖對應的五個區塊灰階值改變量，該資料隱寫模組並將該四個相鄰的位元圖對應的四個區塊灰階值改變量分別乘以相對應的一權重值再與該位元圖對應的該區塊灰階值改變量加總，而求得一區域灰階值改變量；該資料隱寫模組根據該區域灰階值改變量，從該等位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。
在本發明的一些實施態樣中，該影像編碼模組是對該灰階影像進行直接二元搜尋區塊截斷編碼，而產生該區塊截斷編碼影像。
在本發明的一些實施態樣中，該資料隱寫模組是對該權重總合進行除以2 n之模除運算而得到該餘數，其中n為正整數且n≧1，且要被隱寫的資料有2 n種組合。
在本發明的一些實施態樣中，該權重表中的該等權重值為整數且呈蛇紋蜿蜒順序連續排列而逐漸遞增或逐漸遞減。
在本發明的一些實施態樣中，該資料隱寫模組是針對要隱寫資料且位於該區塊截斷編碼影像由上數下來第2行第2列之後及倒數第2行第2列之前的位元圖，計算該區域灰階值改變量。
在本發明的一些實施態樣中，當要隱寫資料的該位元圖是位於該區塊截斷編碼影像由上數下來第2行第2列之前或倒數第2行第2列之後，該資料隱寫模組根據該位元圖對應的該區塊灰階值改變量，排除該等位元圖選項中會導致該區塊灰階值改變量變大者，並從該等剩下的位元圖選項中選擇會使該區塊灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。
在本發明的一些實施態樣中，該資料隱寫模組根據該區域灰階值改變量，排除該等位元圖選項中會導致該區域灰階值改變量變大者，並從該等剩下的位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。
再者，本發明一種影像壓縮裝置，用以將一灰階影像壓縮成一區塊截斷編碼影像，並隱寫資料於該區塊截斷編碼影像中，該影像壓縮裝置包括一影像編碼模組及一資料隱寫模組，並能藉由該影像編碼模組及該資料隱寫模組實現如上所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法。
此外，本發明一種電腦可讀取的記錄媒體，其中儲存一包括一影像編碼模組及一資料隱寫模組的程式軟體，該程式軟體能被一影像壓縮裝置載入並執行，而實現如上所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法。
本發明之功效在於：藉由該影像編碼模組將一灰階影像編碼壓縮成一區塊截斷編碼影像後，再藉由該資料隱寫模組根據要隱寫在區塊截斷編碼影像的某一位元圖中的資料，對該位元圖的權重值總合進行一模數運算得到一餘數，並判斷該餘數未能代表該要被隱寫的資料時，改變該位元圖中1的位置或個數，以找出使位元圖的該權重總合進行模收運算之餘數能代表該要被隱寫的資料的所有可能的位元圖選項，並根據該位元圖對應的該區域灰階值改變量，從該等位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為隱寫資料的已編碼位元圖，而產生隱寫資料的區塊截斷編碼影像，且其能減少對區塊截斷編碼影像品質的影響，而使其解碼還原後的灰階影像最接近原始灰階影像。
在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。
參閱圖1，是本發明利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法的一實施例的主要流程圖，本實施例應用於如圖2所示的一影像壓縮裝置1，該影像壓縮裝置1的一處理單元(圖未示)能從一電腦可讀取的記錄媒體，例如該影像壓縮裝置1內建的記憶體單元(圖未示)或外接的一儲存裝置(圖未示)載入並執行一程式軟體，以將如圖3所示的一灰階影像3壓縮轉換成一區塊截斷編碼影像3’，並將資料隱寫在該區塊截斷編碼影像3’中，而實現上述利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法。因此，為了達到前述目的，該程式軟體至少包括一影像編碼模組11及一資料隱寫模組12。
其中，如圖3所示，灰階影像30代表該待編碼之灰階影像3其中的一小部分(局部影像)，並具有例如12X12個像素(pixel)。且如圖1的步驟S1所示，首先，該影像編碼模組11以直接二元搜尋區塊截斷編碼技術(direct binary search block truncation coding, 簡稱DBSBTC) 對該灰階影像30進行影像壓縮，其先對灰階影像30進行絕對動差區塊截斷編碼(Absolute Moment Block Truncation Coding, 簡稱AMBTC)，將該灰階影像30切割成複數個(例如3x3=9)個具有MxN，例如4x4個像素的灰階影像區塊301，且將每一個灰階影像區塊301編碼成對應的一位元圖311，並以兩個像素值a、b分別代表位元圖311中0和1的像素值，而產生一包含複數個位元圖311的區塊截斷編碼影像31。
以第一個灰階影像區塊301為例，該影像編碼模組11計算第一個灰階影像區塊301的一平均灰階值(即全部像素的灰階值加總後平均)，並以該平均灰階值當一閥值分別與第一個灰階影像區塊301中的每一個像素的灰階值比較，若像素的灰階值比閥值還要大，則位元圖311中與該像素位置對應的位元值為1，否則為0，藉此，對第一個灰階影像區塊301編碼而得到相對應的位元圖311。且將第一個灰階影像區塊301中與位元圖311中位元值0對應的像素的灰階值加總並平均，而得到代表位元圖311中位元值0的像素值a(a=54)，並將第一個灰階影像區塊301中與位元圖311中位元值1對應的像素的灰階值加總並平均，而得到代表位元圖311中位元值1的像素值b(b=116)。
接著，為了將該區塊截斷編碼影像31的影像品質最佳化，影像編碼模組11針對每一個位元圖311，使用一個被訓練好的參考值α去調整該區塊截斷編碼影像31中每一個位元圖311所對應的兩個像素值a、b，例如將第一個位元圖311對應的像素值a由54變成57，像素值b由116變成121。且在「Guo,J.,Su,C.：Improved block truncation coding using extreme mean scaling and block-based high speed direct binary search.IEEE Signal Process.Lett.18,694-697(2011)」此篇論文中提到，這個α值是經由大量影片訓練，找出不同的影像區塊最適合的值。
然後，該影像編碼模組11對該區塊截斷編碼影像31中每一個位元圖311進行直接二元搜尋(簡稱DBS)，測試位元圖311中的每一個1，例如讓某一個1變0(1、0互換)(toggle)或讓某一個1與周邊相鄰的另一個0互換(swap)後，將該位元圖311根據經過調整的對應的兩個像素值解碼還原的灰階影像與原始灰階影像兩者經由一人眼視覺模型(模擬人眼的視覺)感知(即比較兩者的差異)而產生一感知誤差值，並且不斷地對同一個位元圖311重覆上述直接二元搜尋步驟，以遞迴調整該區塊截斷編碼影像31解碼還原的灰階影像直到人眼視覺模型產生的感知誤差值不再變動，即該解碼還原的灰階影像與原始灰階影像兩者的誤差已達到最小，再對下一個位元圖311重覆進行上述直接二元搜尋步驟，直到全部位元圖311皆完成直接二元搜尋，藉此，使經過直接二位元搜尋處理的區塊截斷編碼影像32在視覺上最接近原始灰階影像30。且如圖3所示，該區塊截斷編碼影像32 的每一位元圖321根據經過調整的對應的兩個像素值a、b解碼還原的灰階影像33，代表區塊截斷編碼影像3’其中的一小部分。
且因為該影像編碼模組11是針對每一個灰階影像區塊301個別進行壓縮編碼，因此每個灰階影像區塊301經編碼後產生的位元圖321及與該位元圖321對應的兩個像素值a、b皆不相同，例如第二個位元圖321對應的像素值a=49、b=93，第三個位元圖321對應的像素值a=67、b=97等。藉此，當要將區塊截斷編碼影像32解碼時，只要根據每個位元圖311對應的兩個像素值a、b，將位元圖321中位元值0以像素值a取代，位元值1以像素值b取代，即可對每一位元圖311進行解碼而得到還原後灰階影像33。
值得一提的是，上述調整每一位元圖311之像素值a、b的步驟及對該區塊截斷編碼影像31進行直接二元搜尋的步驟可視實際應用需求而省略，亦即本實施例的影像編碼模組11也可只對灰階影像30進行區塊截斷編碼(AMBTC)產生區塊截斷編碼影像31，而不對該區塊截斷編碼影像31進行直接二元搜尋。
接著，如圖4所示，資料隱寫模組12由左至右、由上而下依序地將資料隱寫在該區塊截斷編碼影像32的位元圖321中，而產生一隱寫資料的區塊截斷編碼影像34，且其根據每個位元圖341對應的兩個像素值a、b解碼得到的還原後灰階影像35如圖4所示，其代表已隱寫資料的還原後灰階影像3”其中的一小部分。
且資料隱寫模組12在位元圖321中隱寫資料的方式是，如圖1的步驟S2，首先，資料隱寫模組12將要隱寫資料的某一位元圖321，例如第一個位元圖A，根據如圖5所示的一個對應位元圖321的每個像素位置給予不同權重值之權重表，計算該位元圖A的一權重總合W(W=1x1+1x4+1x12=17)，然後，視該位元圖A想要隱寫(編入)的資料量，決定要對該權重總合W進行模除 (mod) 運算的除數2 n(n為正整數且n≧1)，例如對該權重總合W進行mod(2)(n=1)運算，會得到餘數0(用以代表二進位的位元值0，即編碼資料40中的Code0)或餘數1(用以代表二進位的位元值1，即編碼資料40中的Code1)，而可在位元圖A中隱寫1位元(0或1)的資料量；若對該權重總合W進行mod(4)(n=2)運算，則會得到餘數0(用以代表二進位的位元值00)、餘數1(用以代表二進位的位元值01)、餘數2(用以代表二進位的位元值10)及餘數3(用以代表二進位的位元值11)，而可在位元圖A中隱寫2位元的資料量；若對該權重總合W進行mod(8)(n=3)運算，則會得到餘數0(用以代表二進位的位元值000)、餘數1(用以代表二進位的位元值001)、餘數2(用以代表二進位的位元值010)….餘數7(用以代表二進位的位元值111)，而可在位元圖A中隱寫3位元的資料量，依此類推。
因此，資料隱寫模組12以對該權重總合W進行mod(2)為例，將得到餘數(17mod(2)=1)，然後，如圖1的步驟S3，資料隱寫模組12判斷該餘數(1)是否與要被隱寫的資料(即編碼資料40中的Code0)對應，若是(即餘數為0)，則如圖1的步驟S4所示，直接以該位元圖A做為已編碼位元圖；否則(即餘數為1)，執行圖1的步驟S5。由於餘數1不能對應(代表)要被隱寫的資料(即編碼資料40中的Code0)，因此，必需改變位元圖A中1的位置或個數，以使位元圖A的該權重總合Wmod(2)之餘數為0。
所以，為了讓位元圖A的該權重總合Wmod(2)之餘數為0，如圖1的步驟S5，資料隱寫模組12將該位元圖A中每一個權重值為奇數的1，跟它鄰近且權重值為偶數的某個0位置互換(swap)，如圖6所示，例如第一個1與其右邊的0或下方的0互換，或者將該位元圖A中與權重表中奇數權重(1、3、5、7、9、11、13、15)位置對應的1變成0或0變成1(互換，toggle)，如圖7所示，以找出各種可能的位元圖選項，且各該位元圖選項的該權重總合Wmod(2)得到的該餘數都會為0而與要被隱寫的資料(code0)對應，以代表要被隱寫的資料(Code0)。
且為了將編碼資料隱寫在位元圖A內時不致影響該區塊截斷編碼影像32的影像品質，如圖1的步驟S6，資料隱寫模組12將要隱寫資料的位元圖A及位於其上側和左側的四個相鄰的位元圖B、C、D、E各自根據相對應的兩個像素值a、b解碼成還原後灰階影像區塊，並計算該五個還原後灰階影像區塊各自的一灰階值總合與其各自相對應的原始灰階影像區塊的一灰階值總合之間的差異，而求得分別與位元圖A及其四個相鄰的位元圖B~E對應的五個區塊灰階值改變量。然後，該資料隱寫模組12將該四個相鄰的位元圖B~E對應的四個區塊灰階值改變量分別乘以相對應的一權重值，再與位元圖A對應的該區塊灰階值改變量加總，而求得一區域灰階值改變量。
具體而言，資料隱寫模組12會根據位元圖A相對應的像素值a(a=52)、b(b=87)解碼得到還原後灰階影像區塊331(參見圖3)，並計算該還原後灰階影像區塊331中所有像素的一灰階值總合，例如2208(僅舉例，並非實際數值)，且計算位元圖A對應的原始灰階影像區塊302(參見圖3)中所有像素的一灰階值總合，例如2080(僅舉例，並非實際數值)，並比較該還原後灰階影像區塊331與該原始灰階影像區塊302的灰階值總合的差異，而得到一區塊灰階值改變量為+128(即2208-2080)。
同理，資料隱寫模組12將與位元圖A相鄰的四個位元圖(即位元圖A的前一列中三個連續的位元圖B、C、D及與位元圖A同一列且位於位元圖A左邊的位元圖E)分別根據各自相對應的像素值a、b解碼得到四個還原後灰階影像區塊332~335(參見圖3)，並計算每一還原後灰階影像區塊332~335的一灰階值總合，再計算這四個相鄰位元圖B~E各別對應的該原始灰階影像區塊303~306的一灰階值總合，然後，將這四個還原後灰階影像區塊332~335各自對應的灰階值總合分別與其各自對應的原始灰階影像區塊303~306的灰階值總合進行比較，而求得對應的四個區塊灰階值改變量，例如分別為+50、-100、-120、+20(僅舉例，並非實際數值)，如圖8所示。
然後，如下算式所示，資料隱寫模組12將這四個區塊灰階值改變量(+50、-100、-120、+20)分別乘上如圖8所示的相對位置的一權重值，再與位元圖A對應的該區塊灰階值改變量(+128)加總，即求得上述該區域灰階值改變量，例如86.1。其中圖8所示的權重值是參考「Floyd,R.,Steinberg,L.：An adaptive algorithm for spatial gray-scale. In：Proc. Int. Conf. SID Dig. Soc. Inform. Display, pp.75-77(1976)」此篇論文經過適當修改而產生。 128+50x(1/16)+(-100)x(5/16)+(-120)x3/16+20x(7/16) =128-41.9=86.1
然後，如圖1的步驟S7，該資料隱寫模組12根據上面求得的該區域灰階值改變量，排除該等位元圖選項中會導致該區域灰階值改變量變大者，並從該等剩下的位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。因此，如圖9所示，由於該等位元圖選項中，toggle選項2~toggle選項8都比位元圖A多一個1而會導致該區域灰階值改變量變大，因此toggle選項2~toggle選項8被從該等位元圖選項中排除。
最後，該資料隱寫模組12計算該等剩下的位元圖選項(即swap選項1~swap選項7及toggle選項1)所對應的該區域灰階值改變量，並從中選擇該區域灰階值改變量最小者(例如toggle選項1)做為已編碼位元圖A’。然後，如圖1的步驟S8，該資料隱寫模組12判斷資料隱寫是否已完成，若否，則重新回到步驟S2，若是，則結束資料隱寫程序，並輸出該已隱寫資料的區塊截斷編碼影像34。
值得一提的是，在上述資料隱寫步驟中，當要編碼(隱寫資料)的位元圖321(例如位元圖A)是位在區塊截斷編碼影像3’由上數下來第2行第2列(含)之後及倒數第2行第2列(含)之前的位元圖，才需要計算上述的該區域灰階值改變量，並根據該區域灰階值改變量從該等位元圖選項中選擇使該區域灰階值改變量最小的位元圖選項做為已編碼位元圖。至於在區塊截斷編碼影像3’之第2行第2列之前及倒數第2行第2列之後的其他位元圖321要被編碼時，該資料隱寫模組12則是根據如上第[0030]段計算的該區塊灰階值改變量，並根據該區塊灰階值改變量從該等位元圖選項中選擇使該區塊灰階值改變量最小的位元圖選項做為已編碼位元圖。
此外，當要從已隱寫資料的區塊截斷編碼影像34中讀取被隱寫的資料，例如編碼資料40，只需將其中每一個已編碼位元圖341對應參照如圖5所示的權重表計算其一權重總合，並對該權重總合進行mod(2)運算，得到的餘數即為被隱寫的資料。
再參見圖10所示，設若區塊截斷編碼影像3’的某一位元圖F及其對應的權重表如圖9所示，且資料隱寫模組12要在該位元圖F隱寫的資料為二位元的01，資料隱寫模組12根據該權重表計算該位元圖F的一權重總合W(W=1x2+1x7+1x10=19)，然後，對該權重總合W進行mod(4)運算，得到餘數3(代表二進位的位元值11，與要隱寫的資料01不對應)，因此，必需改變位元圖F中1的位置或個數，以使位元圖F的該權重總合mod(4)之餘數為1(代表位元值01)。所以，資料隱寫模組12試著將該位元圖F中每一個1跟它鄰近的某個0位置互換(swap)，例如圖11所示，或者將該位元圖F中某個1變成0或某個0變成1(互換，toggle)，如圖12所示，以找出各種可能的位元圖選項，如圖11及圖12所示，且各該位元圖選項(swap選項1~swap選項5及toggle選項1~toggle選項4)的該權重總合W進行mod(4)運算得到的該餘數都會為1而皆與要被隱寫的資料(01)對應，而能代表要被隱寫的資料(01)。
然後，資料隱寫模組12以如同上述方式，求得與位元圖F對應的一區域灰階值改變量，並根據該區域灰階值改變量，排除該等位元圖選項(swap選項1~swap選項5及toggle選項1~toggle選項4)中會導致該區域灰階值改變量變大者，如圖13所示，例如在位元圖中加入一個1的toggle選項2及toggle選項4，並從該等剩下的位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項，例如toggle選項3做為隱寫資料01的已編碼位元圖。
此外，值得一提的是，上述權重表中的該等權重值為整數且呈蛇紋蜿蜒順序(Serpentine order)連續排列，而逐漸遞增或逐漸遞減，其各種可能型態例如圖14及圖15所示，但並不以此為限，例如權重表的大小不限於4x4，端看位元圖的組成像素而定，且權重表中連續排列的數字不一定要從1開始，且不限於正整數。
綜上所述，上述實施例藉由影像編碼模組11將一灰階影像編碼壓縮成一區塊截斷編碼影像32(或31)後，再藉由資料隱寫模組12根據要隱寫在區塊截斷編碼影像32的某一位元圖中的資料，對該位元圖的權重值總合進行一模數運算得到一餘數，並判斷該餘數未能代表該要被隱寫的資料時，改變該位元圖中1的位置或個數，以找出使位元圖的該權重總合進行模收運算之餘數能代表該要被隱寫的資料的所有可能的位元圖選項，並根據該位元圖對應的該區域灰階值改變量，從該等位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為隱寫資料的已編碼位元圖，而產生隱寫資料的區塊截斷編碼影像34，且其能減少對區塊截斷編碼影像品質的影響，而使其解碼還原後的灰階影像35最接近原始灰階影像30，而確實達到本發明之功效與目的。
惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1‧‧‧影像壓縮裝置
11‧‧‧影像編碼模組
12‧‧‧資料隱寫模組
3、30‧‧‧灰階影像
3’、31、32‧‧‧區塊截斷編碼影像
3”‧‧‧已隱寫資料的還原後灰階影像
33‧‧‧還原後灰階影像
34‧‧‧隱寫資料的區塊截斷編碼影像
35‧‧‧還原後灰階影像
40‧‧‧編碼資料
301~306‧‧‧灰階影像區塊
311、321‧‧‧位元圖
331~335‧‧‧還原後灰階影像區塊
341‧‧‧已編碼位元圖
A~E‧‧‧位元圖
A’‧‧‧已編碼位元圖
S1~S8‧‧‧步驟
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地顯示，其中： 圖1是本發明利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法的一實施例的主要流程圖； 圖2是本發明影像壓縮裝置的一實施例的主要模組方塊圖； 圖3是本實施例的影像編碼模組將一灰階影像壓縮編碼成一區塊截斷編碼影像的示意圖； 圖4是本實施例的資料隱寫模組將資料隱寫於一區塊截斷編碼影像的示意圖；及 圖5顯示與位元圖A對應的一權重表，其對應位元圖A的每個像素位置給予不同權重值； 圖6及圖7顯示多個位元圖選項，且各該位元圖選項的該權重總合進行mod(2)運算得到的餘數都會與要被隱寫的資料對應； 圖8顯示位元圖A和其相鄰四個位元圖B~E的區塊灰階值改變量以及其相對位置的一權重值； 圖9顯示toggle選項2~toggle選項8被從該等位元圖選項中排除； 圖10顯示另一位元圖F及其對應的權重表； 圖11及圖12顯示多個位元圖選項，且各該位元圖選項的該權重總合進行mod(4)運算得到的餘數都會與要被隱寫的資料對應； 圖13顯示toggle選項2及toggle選項4被從該等位元圖選項中排除；及 圖14及圖15顯示權重表的該等權重值呈蛇紋蜿蜒順序連續排列而逐漸遞增或逐漸遞減的各種可能型態。

Claims (9)

  1. 一種利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，應用於一影像壓縮裝置，用以將一灰階影像轉換成一區塊截斷編碼影像，並將一資料隱寫在該區塊截斷編碼影像中，該方法包括：該影像壓縮裝置中的一影像編碼模組將該灰階影像切割成複數個灰階影像區塊，且將每一個灰階影像區塊各別編碼成對應的一位元圖，並以兩個像素值分別代表該位元圖中0和1的像素值，而產生包含複數個位元圖的該區塊截斷編碼影像；及該影像壓縮裝置中的一資料隱寫模組由左至右、由上而下依序地將資料隱寫在該區塊截斷編碼影像的各該位元圖中，而產生一包含複數個已編碼位元圖之隱寫資料的區塊截斷編碼影像；其中該資料隱寫模組將要隱寫資料的某一位元圖，根據一針對要隱寫資料的該位元圖的每個像素位置給予不同權重值之權重表，計算要隱寫資料的該位元圖的一權重總合，並對該權重總合進行模除運算得到一餘數，且判斷該餘數未與要被隱寫的資料對應時，將要隱寫資料的該位元圖中的某個1變0、某個0變1或者將某個1與其相鄰的某個0位置互換，以找出各種可能的位元圖選項，且各該位元圖選項的該權重總合進行模除運算得到的該餘數會與要被隱寫的資料對應； 該資料隱寫模組將要隱寫資料的該位元圖及位於其上側及左側的四個相鄰的位元圖各自根據相對應的兩個像素值還原成灰階影像區塊，以計算該五個還原的灰階影像區塊各自的一灰階值總合與其各自相對應的原始灰階影像區塊的一灰階值總合之間的差異，而求得分別與要隱寫資料的該位元圖及該四個相鄰的位元圖對應的五個區塊灰階值改變量，該資料隱寫模組並將該四個相鄰的位元圖對應的四個區塊灰階值改變量分別乘以相對應的一權重值再與要隱寫資料的該位元圖對應的該區塊灰階值改變量加總，而求得一區域灰階值改變量；該資料隱寫模組根據該區域灰階值改變量，從該等位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。
  2. 如請求項1所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，其中該影像編碼模組是對該灰階影像進行直接二元搜尋區塊截斷編碼，而產生該區塊截斷編碼影像。
  3. 如請求項1或2所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，其中該資料隱寫模組是對該權重總合進行除以2n之模除運算而得到該餘數，其中n為正整數且n≧1，且要被隱寫的資料有2n種組合。
  4. 如請求項1所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，其中該權重表中的該等權重值為整數且呈蛇紋蜿蜒順序連續排列而逐漸遞增或逐漸遞減。
  5. 如請求項1所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，其中該資料隱寫模組是針對要隱寫資料且位於該區塊截斷編碼影像由上數下來第2行第2列之後及倒數第2行第2列之前的位元圖，計算該區域灰階值改變量。
  6. 如請求項5所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，其中當要隱寫資料的該位元圖是位於該區塊截斷編碼影像由上數下來第2行第2列之前或倒數第2行第2列之後，該資料隱寫模組根據要隱寫資料的該位元圖對應的該區塊灰階值改變量，排除該等位元圖選項中會導致該區塊灰階值改變量變大者，並從該等剩下的位元圖選項中選擇會使該區塊灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。
  7. 如請求項1所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法，其中該資料隱寫模組根據該區域灰階值改變量，排除該等位元圖選項中會導致該區域灰階值改變量變大者，並從該等剩下的位元圖選項中選擇會使該區域灰階值改變量最小的該位元圖選項做為已編碼位元圖。
  8. 一種影像壓縮裝置，用以將一灰階影像壓縮成一區塊截斷編碼影像，並隱寫資料於該區塊截斷編碼影像中，該影像壓縮裝置包括一影像編碼模組及一資料隱寫模組，並能藉由該影像編碼模組及該資料隱寫模組執行如請求項1至7 其中任一項所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法。
  9. 一種電腦可讀取的記錄媒體，其中儲存一包括一影像編碼模組及一資料隱寫模組的程式軟體，該程式軟體能被一影像壓縮裝置載入並執行，而完成如請求項1至7其中任一項所述的利用權重參數與餘數定義隱寫資料於區塊截斷編碼影像的方法。
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