使用半色調技術以隱藏多色階或雙色階浮水印的方法技術

使用半色調技術以隱藏多色階或雙色階浮水印的方法。本發明專利技術提出一種方法，以將浮水印隱藏于兩張半色調圖像或單張半色調圖像之中。半色調圖像包含了被隱藏的浮水印的信息，且半色調圖像中每一像素值都有一相應的偏移值。該偏移值是根據一相應的浮水印的像素值以及另一張半色調圖像的像素值來決定。該偏移值是用來補償相應的半色調圖像輸入值以及原始誤差值。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種隱藏圖像浮水印的技術，尤其涉及一種隱藏半色調圖像浮水印的方法。
技術介紹
數字半色調(digital halftone)技術是一種將多色調圖像轉化為二元色調圖像的技術。因為人類視覺系統具有低通特性，以致于這些半色調圖像稍遠看來可能類似于原始圖像。半色調技術常被應用于計算機印表機，以及印刷書籍、報紙、雜志，因為印刷的相關過程當中只產生兩種色調黑色(有墨水)和白色(無墨水)。目前三種最常見的半色調技術分別是有序抖動法(Ordered Dithering)、迭代式重建法(Iteration-basedReconstruction)以及錯誤擴散法(error diffusion，EDF)。這三種方法中，有序抖動法可以提供一有效率的步驟但視覺品質最差。迭代式重建法可以提供最佳的視覺品質但效率最差。相較而言，錯誤擴散法可提供一較好的解決方案以平衡視覺品質與編碼效率。因此，現在市面上的印表機大多采用基于錯誤擴散法的半色調技術。 請參考圖1，圖1是傳統半色調列印的錯誤擴散技術的示意圖。其中xi，j代表輸入值(或稱為目前待處理的像素值)，vi，j代表增益值(或稱為校正后灰階值)，bi，j代表輸出值(或稱為增益值與臨界值vth比較后的結果)，ei，j代表增益值vi，j減輸出值bi，j后所獲得的誤差值，x′i，j代表用來補償輸入值xi，j的錯誤擴散值，h代表權重矩陣同時也是錯誤擴散核心(kernel)。舉例來說，Floyd的錯誤擴散核心可表示成 Jarvis的錯誤擴散核心可表示成 Stucki的錯誤擴散核心可表示成 其中“一”代表在目前列中已經處理過的像素(因此將錯誤擴散到已經處理過的像素便無意義而不需要)，而“#”代表目前正在處理的像素。錯誤擴散核心中的每個數值代表上述正在處理的像素所產生的誤差值ei，j擴散到鄰近像素的權重。一般而言，上述各數值xi，j、x′i，j、vi，j、bi，j及ei，j之間的關系可表示如下 vi，j＝xi，j+x′i，j(1) ei，j＝vi，j-bi，j (4) 其中hm，n代表權重矩陣h的組成單元，min_level代表半色調圖像所呈現的二像素值當中的較小值，max_level代表半色調圖像所呈現的二種像素值當中的較大值，而vth代表臨界值。 舉例來說，當使用Floyd的錯誤擴散核心時，方程式(2)可被改寫如下 其中權重矩陣h為 此外，如果半色調圖像是從一張八位的原始圖像轉換而來，則min_level等于0，而max_level等于255(即28-1)。因此，如果臨界值vth等于128，則方程式(3)可被改寫如下 當bi，j等于0時，印表機列印一墨水點到相應的像素格上；當bi，j等于255時，印表機就不會列印墨水點到相應的像素格上。權重矩陣h會將增益值ei，j與輸出值bi，j之間的誤差值ei，j擴散到鄰近的像素。接著，下一個輸入值xi，j將被調整，而產生下一個增益值vi，j。在進行錯誤擴散半色調技術時，圖像被從左到右、從上到下的掃描，而所有的像素值一個接一個地被量化。每當量化誤差被擴散到鄰近像素時，那些已經被量化的像素將不會受到影響。 舉例而言，Floyd的核心的虛擬碼(pseudo-code)可表示如下 for each i/*每一列的循環*/ for each j/*每一行的循環*/ /*進行半色調處理*/ oldpixel＝pixel(i，j) if oldpixel≥threshold，then newpixel＝max_level if oldpixel＜threshold，then newpixel＝min_level pixel(i，j)＝newpixel /*進行錯誤擴散*/ error_value＝oldpixel-newpixel pixel(i+1，j)＝pixel(i+l，j)+7/16*error_value pixel(i-1，j+1)＝pixel(i-1，j+1)+3/16*error_value pixel(i，j+1)＝pixel(i，j+1)+5/16*error_value pixel(i+1，j+1)＝pixel(i+1，j+1)+1/16*error_value endfor(j) endfor(i) 近年來，如何將機密數據藏入半色調圖像已成為一重要的研究課題。它可見于許多應用中，包括保護圖像的所有權、防止未經許可的圖像盜用，以及確認圖像是否遭修改。目前已公開許多基于半色調技術以嵌入浮水印的方法。例如，Ming Sun Fu(以下簡稱Fu)和Oscar Chi-Lim Au(以下簡稱Au)在他們的論文“Data hiding in halftone images by stochastic errordiffusion”(IEEE ICASSP’01，vol.3，pp.1965-1968，2001)公開了一種在半色調圖像中隱藏數據的方法。簡單來說，Fu和Au的方法是從一多色調圖像X產生二張單色調圖像Y0、Y1。第一張半色調圖像是用標準錯誤擴散半色調技術產生，第二張半色調圖像則是用數據隱藏推測錯誤擴散法(data hiding stochastic error diffusion，DHSED)所產生。浮水印H的信息可由二張單色調圖像Y0、Y1的迭加結果所產生。其假設浮水印中所有黑色像素的集合為HB，而該浮水印中所有白色像素的集合為HW，而目前正處理的像素為(i，j)。當(i，j)∈HW，半色調圖像Y0在座標(i，j)上的像素值等于半色調圖像Y0在座標(i，j)上的像素值。反的當(i，j)∈HB，Fu和Au定義了一個以目前像素(i，j)為中心且長寬為(2L+1)x(2L+1)的矩陣C。如果矩陣C包含了白色像素和黑色像素，則矩陣C中的白色像素可表示成集合D，而 當 時，錯誤值ei，j等于零。當(i，j)∈D時，錯誤值ei，j等于max(min(vi，j-bi，j，127)，-127)。當 時，錯誤值ei，j等于(vi，j-bi，j)。因此，當(i，j)∈HW時，(y0)i，j＝(y1)i，j，且當(i，j)∈HB時，(y1)i，j對于(y0)i，j之間有一微小的偏移。 然而，Fu和Au的方法有一些缺點。比如說，為了隱藏浮水印的黑色像素在半色調圖像Y1中，Fu和Au的方法在進行比較目前像素(i，j)和上述黑色像素的位置時，將會較費時。此外，如果原始的浮水印是一張較復雜圖像，被嵌入的浮水印在迭加圖像中的對比會不足。且，由于浮水印是一種半色調圖像，其用以隱藏數據的容量會被限制在低水平。
技術實現思路
本專利技術提供一種使用半色調技術隱藏一浮水印的方法。所述方法包括根據一臨界值與一權重矩陣，進行第一錯誤擴散程序，以將一原始圖像轉換成第一半色調圖像；設定一噪聲值；以及根據臨界值、權重矩陣以及噪聲值，進行第二錯誤擴散程序，以將原始圖像以及浮水印轉換成第二半色調圖像。其中第二半色調圖像在座標(i，j)上的像素的一偏移值是依據第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種使用半色調技術隱藏一浮水印的方法，該方法包括：　根據一臨界值與一權重矩陣，進行一第一錯誤擴散程序，以將一原始圖像轉換成一第一半色調圖像；　設定一噪聲值；以及　根據該臨界值、該權重矩陣以及該噪聲值，進行一第二錯誤擴散程序 ，以將該原始圖像以及該浮水印轉換成一第二半色調圖像；　其中該第二半色調圖像在座標（ｉ，ｊ）上的該像素的一偏移值是依據該第一半色調圖像在座標（ｉ，ｊ）上的一像素的一像素值以及該浮水印在座標（ｉ，ｊ）上的一像素值決定；　其中該第二錯 誤擴散程序依據該第二半色調圖像在座標（ｉ，ｊ）上的該像素的該偏移值，調整該第二半色調圖像在座標（ｉ，ｊ）上的該像素的一原始誤差值，以產生一調整誤差值；　其中該第二錯誤擴散程序根據該權重矩陣，擴散該調整誤差值至鄰近該第二半色調圖像在座標 （ｉ，ｊ）上的該像素的其他像素。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：郭景明，劉云夫，
申請(專利權)人：郭景明，
類型：發明
國別省市：71[中國|臺灣]