改良資訊隱藏嵌入之架構

本節將說明本論文提出之改良的可逆資訊隱藏嵌入架構，在原先的可逆資訊 隱藏嵌入架構中，由於差異擴張法公式的範圍限制導致像素值為負值的像素點無 法用來嵌入資訊。

為了解決嵌入容量不足之問題，我們修改原先的可逆資訊隱藏中差異擴張嵌 入步驟的限制範圍，來增加可用的像素點。改良後的資訊隱藏嵌入架構可分為六 個步驟，分別為影像分解取出RGB資訊、RGB色彩空間轉換到YUV色彩空間、隱 藏資訊轉換為位元流、改良差異擴張嵌入、YUV色彩空間轉換到RGB色彩空間、

RGB資訊合成。

圖3-5為改良後可逆資訊隱藏嵌入架構圖

原始彩色影像 彩色影像分解取出 RGB資訊

RGB色彩空間轉換 到 YUV 色彩空間

改良差異擴張嵌入

診斷資訊 位元流

YUV 色彩空間轉換 到 RGB 色彩空間 RGB資訊合成彩色

影像 被嵌入資訊彩色影

像

紀錄位置地圖

圖 3-5 改良可逆資訊隱藏嵌入架構

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從圖3-5中，可以看到紅色虛線框裡的步驟為修改原先可逆資訊隱藏嵌入架構 中差異擴張嵌入的步驟，而其餘的步驟皆與原先的可逆資訊隱藏嵌入架構相似，

接下來我們會詳細介紹修改過的步驟。

步驟一、步驟二、步驟三、步驟五、步驟六皆與原先的資訊隱藏嵌入之架構 相同，可參考3.1節。接下來介紹步驟四改良後的差異擴張嵌入。

步驟四、改良差異擴張嵌入

改良的嵌入架構中，U平面或V平面上的像素值可能會出現像素值為負的情 況，也就是說我們選擇的(𝑥, 𝑦)可能會有正正、正負、負正、負負四種組合，在上 述幾種的(𝑥, 𝑦)組合中並不是每個情況都能直接將資訊𝑏藏入數位影像中，所以我 們將嵌入的組合分為幾種狀況，我們將像素值的範圍用笛卡兒坐標系統來表示可 嵌入的範圍。

先說明可嵌入的範圍，分別為三種情況，情況一、紅色斜邊範圍，情況二、

紫色點範圍，情況三、黃色點範圍。

可嵌入範圍

條件一、紅色斜邊範圍

當𝑥、𝑦都在第一象限內的時候，也就是𝑥、𝑦都是正數，如圖3-6表示𝑥、𝑦介 於0到255之間，在此狀況下我們可以直接的將𝑥、𝑦利用差異擴張的嵌入公式將資 訊𝑏藏入數位影像中。

在條件一的範圍是Jun Tian[12]提出方法使用的範圍，同時也是差異擴張法應

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用於數位灰階影像上的範圍，如圖3-6所示。

x y

圖3-6 當x

、

條件二、紫色點範圍

在圖3-7中，在二、四象限上的𝑥、𝑦點是必須同時為奇數或同時為偶數我們才 做嵌入；在第三象限上的𝑥、𝑦的點必須是同時為偶數或奇數的條件才嵌入資訊；

在y軸上則為x座標等於零，y座標為負的偶數時嵌入資訊；在x軸上則為y座標為零，

x座標為負的偶數時嵌入資訊。在此狀況下我們也是直接將𝑥、𝑦利用差異擴張的 嵌入公式將資訊𝑏藏入數位影像中。

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當我們將嵌入範圍從第一象限擴展到第二、第三及第四象限後，原先在U平 面或V平面上嵌入空間不足之問題，可以獲得大幅度的改善。而在嵌入的條件三 中我們可進一步增加嵌入的範圍，如此可讓嵌入的容量再微幅增加。

x y

圖3-7 當x

、

條件三、黃色點範圍

在圖3-8中，黃色的點主要是在第三象限的點及在x軸、y軸上的負數點，在第 三象限內的黃色點𝑥、𝑦為一奇一偶的條件，而在x軸上則是x為負的奇數，y為零；

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在y軸上是y為負的奇數，x為零。此範圍在我們改良的嵌入架構中可以提供嵌入資 訊𝑏，但必須在取出的架構中修改還原公式才能還原被嵌入影像的資訊，而修改 的公式將會在改良的取出架構中介紹。

x y

圖3-8 需要修改取出公式的嵌入範圍

在說明完可嵌入範圍的條件，接下來說明不可嵌入範圍的各種條件。

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不可嵌入範圍

條件一、紅色點範圍

在圖3-9中，第二象限及第四象限中的紅色點表示我們不嵌入浮水印的條件，

在第二象限的點條件當x是負的奇數時，y是正的偶數；x是負的偶數時，y是正的 奇數。在第四象限內紅色的點也是同樣的條件當x是正的奇數時，y是負的偶數；

x是正的偶數，y是負的奇數，在這條件下剛好是𝑥、𝑦為一奇一偶與一正一負的情 形。

條件二、藍色點範圍

在圖3-9中藍色的點也是我們選擇不嵌入資訊的條件，分別是在第二象限當y

= 1且x為負的奇數。在第四象限內則是x = 1且y為負的奇數。

條件三、綠色點的範圍

在圖3-9中，第三象限內綠色的點，我們也不將資訊b嵌入其中，而綠色的點 範圍是當𝑦 = −1且𝑥 ≤ 0的條件或是當𝑥 = −1且𝑦 ≤ 0的條件。

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x y

x

圖 3-9 不嵌入資訊的範圍

在上述的三種條件下我們不將資訊b嵌入其中，由於這幾種條件下我們無法 將被藏入資訊的影像(Cover Image)完整地還原，因此在改良的嵌入架構中我們重 新的設定了嵌入的範圍。

在改良的資訊隱藏嵌入架構下，可嵌入的範圍由原先的紅色斜邊範圍增加了 紫色點及黃色點的範圍，可參考圖3-10，而這些增加的紫色與黃色點範圍為原先 紅色斜邊範圍的198%。紅色斜邊的點𝑥、𝑦為0到255所包含的範圍為256 × 256 = 65536，紫色及黃色範圍的點在第二象限及第四象限範圍為(128 × 127 + 127 × 127) × 2 = 64770，在第三象限範圍為254 × 254 = 64516，在𝑥、𝑦軸的範圍為 254 × 2 = 508，總和為64770 + 64516 + 508 = 129794。

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也就是增加的範圍為198%，可依據(3-15)式得出。

紫色點範圍+黃色點範圍

紅色斜邊範圍 × 100% = ¹²⁹⁷⁹⁴₆₅₅₃₆ × 100% ≅ 198% (3-15)

x y

x y

圖 3-10 增加的嵌入範圍

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