本發(fā)明涉及一種圖像信息技術(shù)，具體涉及一種基于雙圖可逆脆弱水印的圖像篡改檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：

隨著數(shù)字多媒體與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不斷地發(fā)展，以數(shù)字媒介為載體的文本、音頻、圖像和視頻等數(shù)據(jù)的復(fù)制、存儲(chǔ)與傳播得到了廣泛的應(yīng)用，給人們的日常生活、工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)了極大的便利。在圖像加工軟件發(fā)展飛快的今天，數(shù)字圖像能被輕易修改并且很難察覺(jué)，直接使用未經(jīng)驗(yàn)證圖像具有巨大的風(fēng)險(xiǎn)，單純的信息加密不存在任何完整性的保護(hù)，對(duì)任何信息的改變都被認(rèn)為是合法的，這就導(dǎo)致攻擊者截獲加密信息，將其篡改、破壞后再發(fā)送，造成加密信息無(wú)法安全傳遞。比如醫(yī)學(xué)圖像的篡改會(huì)影響到醫(yī)生的判斷，法庭上作為舉證的圖像是審理案件的關(guān)鍵，確認(rèn)了圖像的合法才能為正確判案提供有力的證據(jù)，這些特殊的信息在遭到惡意篡改后，必會(huì)造成嚴(yán)重的社會(huì)影響，甚至威脅人的生命安全等惡劣后果，圖像篡改認(rèn)證的重要性可見一斑。

然而，當(dāng)前大多數(shù)圖像篡改認(rèn)證方法使用的是不可逆信息隱藏算法，而一些基于可逆信息隱藏的脆弱水印認(rèn)證算法，例如：2014年，lo等人用直方圖漂移可逆信息隱藏算法將生成的認(rèn)證信息嵌入宿主圖像，認(rèn)證結(jié)果并不令人滿意。

然而這些現(xiàn)有的或多或少具有以下缺陷：基于脆弱水印的篡改認(rèn)證方法多為不可逆的，篡改檢測(cè)后無(wú)法無(wú)誤恢復(fù)原始圖像；或者能夠恢復(fù)但會(huì)導(dǎo)致對(duì)被修改區(qū)域檢測(cè)的不準(zhǔn)確。最終還是會(huì)影響圖像安全性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種基于雙圖可逆脆弱水印的圖像篡改檢測(cè)方法。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種基于雙圖可逆脆弱水印的圖像篡改檢測(cè)方法，依次包括以下步驟：依次包括以下步驟：

(1)可逆脆弱水印的嵌入和提取

(1.1)脆弱水印的嵌入；

使用兩張相同宿主圖像，第一張宿主圖像i1嵌入b進(jìn)制水印信息，b≥3，第二張圖像i2嵌入b進(jìn)制失真信息，每對(duì)像素嵌入兩個(gè)b進(jìn)制水印信息，又因第二張宿主圖像嵌入的為失真信息，此時(shí)載荷為log2b/2比特每像素(bpp)，現(xiàn)給定大小為h×w的宿主圖像和長(zhǎng)度為l的二進(jìn)制水印信息，將水印信息轉(zhuǎn)化為b進(jìn)制數(shù)字，轉(zhuǎn)化后的水印信息進(jìn)制b應(yīng)滿足公式(1)：

根據(jù)sos(second-ordersteganographicmethod)算法構(gòu)建b進(jìn)制對(duì)應(yīng)的矩陣mb，依次將b進(jìn)制水印信息嵌入宿主圖像i1生成水印圖像i1′，b進(jìn)制失真信息嵌入宿主圖像i2生成水印圖像i2′，其中，兩張相同宿主圖像i1,i2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相同像素對(duì)分別為(pi,pi+1)和(qi,qi+1)，b進(jìn)制水印信息(di,di+1)b，i∈[1,h×w]；矩陣mb的小為b×b，且包含不重復(fù)的所有可能的兩個(gè)b進(jìn)制數(shù)的組合；

(1.2)提取水印信息以及恢復(fù)圖像

在沒(méi)有溢出的情況下，水印信息的提取需要i1的水印圖像i1′和嵌入時(shí)使用的矩陣mb，提取時(shí)按照嵌入順序每次對(duì)一對(duì)像素進(jìn)行操作，從i1′的一對(duì)像素(pi′,pi+1′)中提取信息時(shí)，計(jì)算mb(pi′％b,pi+1′％b)提取di，計(jì)算mb(pi′％b,(pi+1′+1)％b)提取di+1；

圖像恢復(fù)時(shí)需要i1′、i2的水印圖像i2′和矩陣mb，其中i1′,i2′的一對(duì)像素分別為(pi′,pi+1′)和(qi′,qi+1′)；

(1.3)邊界點(diǎn)處理

嵌入數(shù)據(jù)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)溢出，即像素值修改后小于0或大于255；若(pi′,pi+1′)溢出，解決方案可以為：(pi,pi+1)被跳過(guò)不被修改，跳過(guò)后，在不溢出的情況下把qi修改為qi′，使其滿足|qi′-pi|＝b，防止(pi,pi+1)被誤當(dāng)成含有水印的像素對(duì)；若提取水印信息時(shí)有|qi′-pi|＝b，則跳過(guò)對(duì)應(yīng)的像素對(duì)(pi′,pi+1′)；恢復(fù)圖像時(shí)(pi′,pi+1′)就是原像素；

若(qi′,qi+1′)溢出，則直接將溢出的像素+b，或-b，使其不溢出即可；

(2)基于可逆脆弱水印的圖像篡改認(rèn)證

(2.1)認(rèn)證信息嵌入：

若要對(duì)兩張圖像進(jìn)行完整性認(rèn)證以確保認(rèn)證后可以無(wú)誤恢復(fù)宿主圖像，必須使i1′i2′中都含有認(rèn)證信息，將認(rèn)證信息交替嵌入兩張圖像，然后將失真信息交替嵌入兩張圖像，最終使認(rèn)證信息均勻分布在兩張圖像，提高認(rèn)證的精確度；

(2.2)完整性檢測(cè)：將認(rèn)證信息交替從兩張水印圖像中提取，同時(shí)將失真信息交替從兩張水印圖像提取，完成圖像完整性的初步檢測(cè)并恢復(fù)未被篡改的宿主像素對(duì)；

(2.3)確定修改區(qū)域：以一個(gè)像素對(duì)為單位，對(duì)步驟(2.2)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理；處理整幅圖像，對(duì)于一個(gè)被認(rèn)為未被修改的像素對(duì)，若與它緊鄰的正右方和正左方的兩個(gè)像素對(duì)被認(rèn)為修改了，那么這對(duì)像素也被認(rèn)為是已經(jīng)修改的；同理，若與它緊鄰的正上方和正下方、右下方和左上方、右上方和左下方的兩個(gè)像素對(duì)被修改，那么這個(gè)對(duì)像素也被認(rèn)為是被修改的；多次循環(huán)上述過(guò)程，直到一次循環(huán)后沒(méi)有原認(rèn)為未被修改的像素對(duì)被當(dāng)作被修改的像素對(duì)，結(jié)束處理過(guò)程。

進(jìn)一步的，所述步驟(1.1)中具體的嵌入過(guò)程為：兩張相同宿主圖像分別為i1,i2，兩個(gè)相同像素對(duì)分別為(pi,pi+1)(qi,qi+1)，b進(jìn)制水印信息為(di,di+1)b；

(1.1.1)修改(pi,pi+1)為(pi′,pi+1′)，使(pi′,pi+1′)滿足公式(2)，將(di,di+1)b嵌入i1

b為奇數(shù)時(shí)

b為偶數(shù)時(shí)

(1.1.2)根據(jù)公式(3)計(jì)算pi′pi+1′與宿主像素pipi+1的差值，差值用dvidvi+1表示

(1.1.3)根據(jù)公式(4)將差值dvidvi+1轉(zhuǎn)化為b進(jìn)制失真信息di′，di+1′

(1.1.4)修改(qi,qi+1)為(qi′,qi+1′)，使(qi′,qi+1′)滿足公式(5)，將(di′,di+1′)b嵌入i2

b為奇數(shù)時(shí)

b為偶數(shù)時(shí)

進(jìn)一步的，所述步驟(1.2)中圖像恢復(fù)的步驟具體如下：

(1.2.1)根據(jù)公式(6)提取(qi′,qi+1′)中的失真信息(di′,di+1′)b

(1.2.2)根據(jù)公式(7)計(jì)算含水印像素對(duì)與宿主像素的差值dvi，dvi+1

(1.2.3)根據(jù)公式(8)計(jì)算原始宿主像素(pi,pi+1)

進(jìn)一步的，所述步驟(2.1)中具體的嵌入步驟如下：

(2.1.1)將宿主圖像i1和i2中的像素兩兩分為一組，分別用(pi,pi+1)和(qi,qi+1)表示，初始化i＝1，flag＝1；

(2.1.2)若flag＝1，則在(pi,pi+1)中嵌入認(rèn)證信息、在(qi,qi+1)中嵌入失真信息并設(shè)flag＝0；否則，在(qi,qi+1)中嵌入認(rèn)證信息、在(pi,pi+1)中嵌入失真信息，并設(shè)flag＝1；

(2.1.3)若所有像素都被處理完成，則結(jié)束嵌入；否則設(shè)i＝i+2，跳至步驟(2.1.2)。

進(jìn)一步的，所述步驟(2.2)完整性檢測(cè)中具體的提取步驟如下：

(2.2.1)將水印圖像i1′,i2′中的像素兩兩分為一組，分別表示為(pi′,pi+1′)(qi′,qi+1′)，初始化i＝1，flag＝1；

(2.2.2)若flag＝1，則在(pi′,pi+1′)中提取認(rèn)證信息、在(qi′,qi+1′)提取失真信息并設(shè)flag＝0；否則，在(qi′,qi+1′)中提取認(rèn)證信息、在(pi′,pi+1′)中提取失真信息，并設(shè)flag＝1；

(2.2.3)比較步驟(2.2.2)中提取的認(rèn)證信息與第i和i+1個(gè)像素本來(lái)對(duì)應(yīng)的認(rèn)證信息，若相同，則認(rèn)為未被篡改并根據(jù)失真信息恢復(fù)像素對(duì)，否則該像素對(duì)已被篡改；

(2.2.4)若所有像素都被處理完成，則結(jié)束嵌入；否則設(shè)i＝i+2，跳至步驟步驟(2.2.2)。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)現(xiàn)有技術(shù)中在編碼冗余上，數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)量較大、冗余度高，而本發(fā)明的信息嵌入過(guò)程使用sos算法中的引導(dǎo)矩陣mb，mb因水印信息進(jìn)制b的不同而不同，能夠充分挖掘載體編碼冗余，使算法達(dá)到極高的隱藏容量；

(2)本發(fā)明利用視覺(jué)冗余，根據(jù)附加信息的進(jìn)制b，在0到的范圍內(nèi)修改像素值，在保證極高隱藏容量同時(shí)仍能保持較高的圖像質(zhì)量和安全性；

(3)本發(fā)明不但信息隱藏容量大，并且在相同信息隱藏容量下，本發(fā)明的圖像質(zhì)量更好，無(wú)論是在隱藏質(zhì)量還是隱藏容量方面本發(fā)明均是最優(yōu)；

(4)本發(fā)明產(chǎn)生的水印圖像rs檢測(cè)值分布和原圖接近且優(yōu)于lsb-mr的結(jié)果，在對(duì)抗rs檢測(cè)方面，本發(fā)明比經(jīng)典的lsb-mr算法更安全；

(5)本發(fā)明能夠準(zhǔn)確地定位篡改區(qū)域，認(rèn)證準(zhǔn)確率可達(dá)95％以上。

綜上所述，本發(fā)明能夠精確檢測(cè)到圖片是否被修改以及被修改的位置，并可在完整性認(rèn)證后將未被篡改的圖像恢復(fù)為原始的圖像，可以避免接收方被偽造的信息誤導(dǎo)，可用于保護(hù)普通用戶的通信安全和信息的真實(shí)性，也可用于公司、政府、軍事等更高層次的私密通信，應(yīng)用范圍廣，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1中九張宿主圖片；

圖2為實(shí)施例1中本發(fā)明與其他雙圖可逆信息隱藏算法的psnr-er比較示意圖；

圖3為實(shí)施例1中安全性能比較示意圖；

圖4為實(shí)施例2中可嵌入認(rèn)證信息區(qū)域分布示意圖；

圖5為實(shí)施例2中被篡改圖和相應(yīng)篡改區(qū)域；

圖6為實(shí)施例2中圖像完整性認(rèn)證示意圖；

圖7為本發(fā)明的整體流程圖。

其中，圖1(a)至圖1(i)分別是指圖片lena、peppers、sailboat、tiffany、plane、boat、baboon、splash和man；圖2(a)至圖2(d)分別是指采用宿主圖片lena、pepper、plane和baboon的比較結(jié)果示意圖；圖4(a)為水印圖像i，圖4(b)為水印圖像ii；圖5(a)為被篡改的lena圖，圖5(b)為對(duì)應(yīng)于圖5(a)的被篡改區(qū)域示意圖；圖6(a)和圖6(b)分別水印圖像i和水印圖像ii的初步認(rèn)證結(jié)果示意圖；圖6(c)和圖6(d)分別是水印圖像i和水印圖像ii的進(jìn)一步認(rèn)證結(jié)果示意圖；圖6(e)和圖6(f)分別是水印圖像i和水印圖像i的檢測(cè)誤差結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。

本發(fā)明的一種基于雙圖可逆脆弱水印的圖像篡改檢測(cè)方法，依次包括以下步驟：依次包括以下步驟：

(1)可逆脆弱水印的嵌入和提取可逆數(shù)據(jù)

(1.1)脆弱水印的嵌入；

使用兩張相同宿主圖像，第一張宿主圖像i1嵌入b進(jìn)制水印信息，b≥3，第二張圖像i2嵌入b進(jìn)制失真信息，每對(duì)像素嵌入兩個(gè)b進(jìn)制水印信息，又因第二張宿主圖像嵌入的為失真信息，此時(shí)載荷為log2b/2比特每像素(bpp)，現(xiàn)給定大小為h×w的宿主圖像和長(zhǎng)度為l的二進(jìn)制水印信息，將水印信息轉(zhuǎn)化為b進(jìn)制數(shù)字，轉(zhuǎn)化后的水印信息進(jìn)制b應(yīng)滿足公式(1)：

根據(jù)sos(second-ordersteganographicmethod)算法構(gòu)建b進(jìn)制對(duì)應(yīng)的矩陣mb，依次將b進(jìn)制水印信息嵌入宿主圖像i1生成水印圖像i1′，b進(jìn)制失真信息嵌入宿主圖像i2生成水印圖像i2′，其中，兩張相同宿主圖像i1,i2對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相同像素對(duì)分別為(pi,pi+1)和(qi,qi+1)，b進(jìn)制水印信息(di,di+1)b，i∈[1,h×w]；矩陣mb的小為b×b，且包含不重復(fù)的所有可能的兩個(gè)b進(jìn)制數(shù)的組合；

(1.2)脆弱水印的提取以及圖像恢復(fù)

在沒(méi)有溢出的情況下，水印信息的提取需要i1的水印圖像i1′和嵌入時(shí)使用的矩陣mb，提取時(shí)按照嵌入順序每次對(duì)一對(duì)像素進(jìn)行操作，從i1′的一對(duì)像素(pi′,pi+1′)中提取信息時(shí)，計(jì)算mb(pi′％b,pi+1′％b)提取di，計(jì)算mb(pi′％b,(pi+1′+1)％b)提取di+1；

圖像恢復(fù)時(shí)需要i1′、i2的水印圖像i2′和矩陣mb，其中i1′,i2′的一對(duì)像素分別為(pi′,pi+1′)和(qi′,qi+1′)；

(1.3)邊界點(diǎn)處理

嵌入數(shù)據(jù)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)溢出，即像素值修改后小于0或大于255；若(pi′,pi+1′)溢出，解決方案可以為：(pi,pi+1)被跳過(guò)不被修改，跳過(guò)后，在不溢出的情況下把qi修改為qi′，使其滿足|qi′-pi|＝b，防止(pi,pi+1)被誤當(dāng)成含有水印的像素對(duì)；若提取水印信息時(shí)有|qi′-pi|＝b，則跳過(guò)對(duì)應(yīng)的像素對(duì)(pi′,pi+1′)；恢復(fù)圖像時(shí)(pi′,pi+1′)就是原像素；

若(qi′,qi+1′)溢出，則直接將溢出的像素+b，或-b，使其不溢出即可；

(2)基于可逆脆弱水印的圖像篡改認(rèn)證

(2.1)認(rèn)證信息嵌入：

若要對(duì)兩張圖像進(jìn)行完整性認(rèn)證以確保認(rèn)證后可以無(wú)誤恢復(fù)宿主圖像，必須使i1′i2′中都含有認(rèn)證信息，將認(rèn)證信息交替嵌入兩張圖像，然后將失真信息交替嵌入兩張圖像，最終使認(rèn)證信息均勻分布在兩張圖像，提高認(rèn)證的精確度；

(2.2)完整性檢測(cè)：將認(rèn)證信息交替從兩張水印圖像中提取，同時(shí)將失真信息交替從兩張水印圖像提取，完成圖像完整性的初步檢測(cè)并恢復(fù)未被篡改的宿主像素對(duì)；

(2.3)確定修改區(qū)域：以一個(gè)像素對(duì)為單位，對(duì)步驟(2.2)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行后續(xù)處理；處理整幅圖像，對(duì)于一個(gè)被認(rèn)為未被修改的像素對(duì)，若與它緊鄰的正右方和正左方的兩個(gè)像素對(duì)被認(rèn)為修改了，那么這對(duì)像素也被認(rèn)為是已經(jīng)修改的；同理，若與它緊鄰的正上方和正下方、右下方和左上方、右上方和左下方的兩個(gè)像素對(duì)被修改，那么這個(gè)對(duì)像素也被認(rèn)為是被修改的；多次循環(huán)上述過(guò)程，直到一次循環(huán)后沒(méi)有原認(rèn)為未被修改的像素對(duì)被當(dāng)作被修改的像素對(duì)，結(jié)束處理過(guò)程。實(shí)驗(yàn)表明，用這種處理方法能夠較準(zhǔn)確地確定被修改的區(qū)域。

其中，步驟(1.1)中具體的嵌入過(guò)程為：兩張相同宿主圖像分別為i1,i2，兩個(gè)相同像素對(duì)分別為(pi,pi+1)(qi,qi+1)，b進(jìn)制水印信息(di,di+1)b；

(1.1.1)修改(pi,pi+1)為(pi′,pi+1′)，使(pi′,pi+1′)滿足公式(2)，將(di,di+1)b嵌入i1

b為奇數(shù)時(shí)

b為偶數(shù)時(shí)

(1.1.2)根據(jù)公式(3)計(jì)算pi′pi+1′與宿主像素pipi+1的差值，差值用dvidvi+1表示

(1.1.3)根據(jù)公式(4)將差值dvidvi+1轉(zhuǎn)化為b進(jìn)制失真信息di′，di+1′

(1.1.4)修改(qi,qi+1)為(qi′,qi+1′)，使(qi′,qi+1′)滿足公式(5)，將(di′,di+1′)b嵌入i2

b為奇數(shù)時(shí)

b為偶數(shù)時(shí)

所述步驟(1.2)中圖像恢復(fù)的步驟具體如下：

(1.2.1)根據(jù)公式(6)提取(qi′,qi+1′)中的失真信息(di′,di+1′)b

(1.2.2)根據(jù)公式(7)計(jì)算含有水印的像素對(duì)與宿主像素的差值dvi，dvi+1

(1.2.3)根據(jù)公式(8)計(jì)算原始宿主像素(pi,pi+1)

所述步驟(2.1)中具體的嵌入步驟如下：

(2.1.1)將宿主圖像i1和i2中的像素兩兩分為一組，分別用(pi,pi+1)和(qi,qi+1)表示，初始化i＝1，flag＝1；

(2.1.2)若flag＝1，則在(pi,pi+1)中嵌入認(rèn)證信息、在(qi,qi+1)中嵌入失真信息并設(shè)flag＝0；否則，在(qi,qi+1)中嵌入認(rèn)證信息、在(pi,pi+1)中嵌入失真信息，并設(shè)flag＝1；

(2.1.3)若所有像素都被處理完成，則結(jié)束嵌入；否則設(shè)i＝i+2，跳至步驟(2.1.2)。

所述步驟(2.2)完整性檢測(cè)中具體的提取步驟如下：

(2.2.1)將水印圖像i1′,i2′中的像素兩兩分為一組，分別表示為(pi′,pi+1′)(qi′,qi+1′)，初始化i＝1，flag＝1；

(2.2.2)若flag＝1，則在(pi′,pi+1′)中提取認(rèn)證信息、在(qi′,qi+1′)提取失真信息并設(shè)flag＝0；否則，在(qi′,qi+1′)中提取認(rèn)證信息、在(pi′,pi+1′)中提取失真信息，并設(shè)flag＝1；

(2.2.3)比較步驟(2.2.2)中提取的認(rèn)證信息與第i和i+1個(gè)像素本來(lái)對(duì)應(yīng)的認(rèn)證信息，若相同，則認(rèn)為未被篡改并根據(jù)失真信息恢復(fù)像素對(duì)，否則該像素對(duì)已被篡改；

(2.2.4)若所有像素都被處理完成，則結(jié)束嵌入；否則設(shè)i＝i+2，跳至步驟步驟(2.2.2)。

實(shí)施例1：進(jìn)行圖像隱藏容量、質(zhì)量及安全性測(cè)試。

本實(shí)施例采用matlab軟件，水印信息為密鑰生成的二進(jìn)制偽隨機(jī)數(shù)，以9個(gè)512×512的灰度圖像：lena、peppers、sailboat、tiffany、plane、boat、baboon、splash、man作為宿主圖片，如圖1所示。

通常從兩方面評(píng)價(jià)信息隱藏的好壞：信息隱藏質(zhì)量、信息隱藏容量。峰值信噪比psnr(peaksignaltonoiseratio)是評(píng)價(jià)信息隱藏質(zhì)量好壞的常用指標(biāo)，計(jì)算公式如下：

mse是i1′和i1的均方差。i1′和i1的相似度越高，均方差越小，psnr值越高。一般情況下，當(dāng)psnr值大于30db時(shí)人很難直接觀察到兩張圖像的差別。載荷er是評(píng)價(jià)信息隱藏容量的指標(biāo)，它表示平均每像素嵌入的比特?cái)?shù)，單位是比特每像素bpp(bitperpixel)。載荷越大，信息隱藏容量越大。一個(gè)好的信息隱藏算法應(yīng)該具有高信息隱藏容量和高信息隱藏質(zhì)量。但是高信息隱藏容量和高信息隱藏質(zhì)量不能兩全，信息隱藏容量的提高往往意味著信息隱藏質(zhì)量的降低。

本發(fā)明是自適應(yīng)可逆信息隱藏算法，而chang(ieeetencon2007)和lyu(nationalcomputersymposium2013)等人的算法的最大信息隱藏容量是固定的，所以本發(fā)明在允許的載荷范圍內(nèi)與其進(jìn)行psnr-er的比較。如圖2所示，以lena、pepper、plane、baboon圖為例：縱坐標(biāo)為雙水印圖像psnr的平均值，橫坐標(biāo)為載荷er。從圖2中可以看出，在雙水印圖像的可逆信息隱藏中，相同信息隱藏容量下，本發(fā)明的圖像質(zhì)量更好，因此無(wú)論是在隱藏質(zhì)量還是隱藏容量方面，本發(fā)明都最優(yōu)。

表1為使用本發(fā)明產(chǎn)生的載荷er＝0.5,1.5,2.52bpp水印圖像的psnr值。從表1中可以看出，在高容量的情況下，各圖都能保持很好的質(zhì)量。現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)er為2.17bpp時(shí)，psnr已下降到20.71db，而發(fā)明er為2.52bpp時(shí)，psnr仍能保持在28.5db左右。

表1.使用本發(fā)明產(chǎn)生水印圖像時(shí)各圖不同載荷下對(duì)應(yīng)的psnr

使用rs信息隱藏分析檢測(cè)本發(fā)明的安全性并與lsb-mr算法進(jìn)行對(duì)比，rs檢測(cè)值越接近0，說(shuō)明測(cè)試圖像嵌入水印信息的可能性越小，測(cè)試圖像是ucid圖像庫(kù)中沒(méi)有嵌入任何信息的500張圖片；如圖3所示，本發(fā)明產(chǎn)生的水印圖像其rs檢測(cè)值分布和原圖接近且優(yōu)于lsb-mr的結(jié)果。此結(jié)果表明在對(duì)抗rs檢測(cè)方面，本發(fā)明比經(jīng)典的lsb-mr算法更安全。

實(shí)施例2：圖像完整性認(rèn)證測(cè)試。

圖4實(shí)施例2中使用本發(fā)明后圖像中可嵌入認(rèn)證信息區(qū)域的分布。此處，本發(fā)明將兩個(gè)像素分為一組。圖4中黑色與白色交替分布，其中黑色部分為盲區(qū)，白色部分可嵌入認(rèn)證信息區(qū)域。圖4(a)中的第一對(duì)像素嵌入認(rèn)證信息，圖4(b)中的第一對(duì)像素嵌入失真信息，兩圖中的第二對(duì)像素則相反，即嵌入認(rèn)證信息的區(qū)域和嵌入失真信息的區(qū)域被兩張圖均分。相比于其他的可逆認(rèn)證方法，本發(fā)明中的認(rèn)證方法的可嵌入?yún)^(qū)域不受圖像紋理限制。

為測(cè)試完整性檢測(cè)的實(shí)際效果，lena圖像的帽子加上了一朵花，如圖5(a)所示，其對(duì)應(yīng)的修改區(qū)域如圖5(b)所示，圖中黑色部分是花所在的區(qū)域。

運(yùn)用本發(fā)明對(duì)圖像進(jìn)行完整性認(rèn)證的初步結(jié)果分別如圖6(a)和圖6(b)所示，其中圖6(a)為水印圖像i的初步認(rèn)證結(jié)果，圖6(b)為水印圖像ii的初步認(rèn)證結(jié)果。圖中黑色區(qū)域表示被修改的區(qū)域，即提取的信息與原認(rèn)證信息不符的區(qū)域，白色區(qū)域表示未被修改的區(qū)域，即提取信息與原認(rèn)證信息相符或者未提取出認(rèn)證信息的區(qū)域?？梢钥闯觯醪秸J(rèn)證結(jié)果已基本接近實(shí)際篡改區(qū)域。

初步認(rèn)證結(jié)果雖能反映被修改區(qū)域的大致區(qū)域，但不夠精確，需要進(jìn)一步處理初步認(rèn)證結(jié)果，結(jié)果如圖6(c)和圖6(d)所示，仍然用黑色區(qū)域表示被修改的區(qū)域，白色區(qū)域表示未被修改的區(qū)域。很明顯，圖6(c)和圖6(d)中的結(jié)果圖比6(a)和圖6(b)中的結(jié)果更精確。這是結(jié)合初步認(rèn)證結(jié)果對(duì)真正被修改區(qū)域的一個(gè)估計(jì)，與真正被修改的區(qū)域仍然存在一定的偏差。

圖6(e)和圖6(f)給出了本發(fā)明的最終認(rèn)證結(jié)果與真正被修改區(qū)域的偏差，黑色區(qū)域表示認(rèn)證出錯(cuò)的區(qū)域?？梢钥闯?，本發(fā)明能夠準(zhǔn)確地定位到篡改區(qū)域，只有邊緣部分存在少量誤差。

為了量化比較本發(fā)明與現(xiàn)存可逆篡改認(rèn)證方法的認(rèn)證結(jié)果。對(duì)于lo等人研究的用直方圖漂移可逆信息隱藏算法，本實(shí)施例將獲取圖像的峰值點(diǎn)和零值點(diǎn)，用一對(duì)峰值點(diǎn)和零值點(diǎn)嵌入信息，平均psnr值為48.75db；對(duì)于yin等人研究的可逆篡改認(rèn)證方法，本實(shí)施例將閾值設(shè)為t1＝60,t2＝100，平均psnr值為52.09db；本發(fā)明水印信息進(jìn)制b為4，平均psnr為48.37db。以像素?cái)?shù)為單位統(tǒng)計(jì)本發(fā)明、lo和yin篡改認(rèn)證結(jié)果的tp(truepositive)、tn(truenegative)、fp(falsepositive)、fn(falsenegative)值，并計(jì)算了tpr(truepositiverate)、fpr(falsepositiverate)?？梢詮谋?可以看出本發(fā)明的篡改認(rèn)證方法準(zhǔn)確率相比于前人的工作有所提高。

表2本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的tp,tn,fp,fn(單位：像素)和tpr,fpr比較

通過(guò)上述兩個(gè)實(shí)施例看出，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)水印信息的正確提取和宿主圖像的無(wú)損恢復(fù)。同時(shí)，本發(fā)明還可將認(rèn)證信息作為水印信息嵌入宿主圖像生成水印圖像，以實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像完整性的認(rèn)證。若水印圖像完整，則認(rèn)證信息可以無(wú)誤提取，否則，認(rèn)證信息則不能被無(wú)誤提取，進(jìn)而可確定圖像已被修改。

除此之外，本發(fā)明使用可逆信息隱藏算法，在圖像完整性認(rèn)證成功后，可以恢復(fù)原宿主圖像，基于圖像空間域可逆信息隱藏對(duì)修改非常敏感的特性，本發(fā)明適合應(yīng)用于需精確保護(hù)圖像以及對(duì)圖像完整性要求高的情況。