直方圖位移技術[8]

直方圖位移技術是一種可逆式的數位浮水印技術。對數位影像使用直方圖統 計得出每個像素值的出現次數後，找尋出現次數最多及最低的像素值當作高點 (peak point)及零點(zero point)。隨即對此組像素對之間的像素值進行直方圖位移

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推往零點的方向。當經過位移後可發現高點鄰近的像素值有一空間。我們可以利 用高點及此空間進行資訊的藏入。透過重新掃描整張影像，當遇到高點的像素值 時，則判斷隱藏資訊是否需藏入黑點或是白點。如為黑點則不予修改，如為白點 則對此座標的像素值進行加一或減一。如一組像素對不足以提供夠多的空間藏 入所有的資訊，則再次尋找一組像素對並重複上述步驟直至所有資訊已藏入為 止。圖 2-5 為藏入資訊的流程圖。在其中，K 代表最大能夠使用的像素值配對數 量。完整的藏入資訊步驟如下 :

設定一張𝑀 × 𝑁的數位影像，其像素值範圍為 𝑥 ∈ [0,255]

步驟一、使用直方圖統計產生出直方圖 H(x)。

步驟二、在 H(x)裡面找尋出現次數最少的像素值 h(b)並符合以下條件 : 0 <

𝑏 < 255。假設此像素值的出現次數大於 0，則對此像素值的所有座標紀錄下 來並視為額外資訊。如出現次數等於 0，則略過紀錄資訊的動作並繼續下列 步驟。

步驟三、在 H(x)裡面找尋出現次數最多的像素值 h(a)。並符合以下條件 : 0 < 𝑎 < 255。

步驟四、假設𝑎 < 𝑏，對整張數位影像進行掃描，並修改其數值如式(2-1) :

𝑝^𝑛𝑒𝑤 = {

𝑝 + 1, 𝑖𝑓 𝑎 < 𝑝 < 𝑏;

𝑝 + 𝑖, 𝑖𝑓 𝑝 = 𝑎;

𝑝, 𝑜𝑡ℎ𝑒𝑟𝑤𝑖𝑠𝑒.

(2-1) 上述中的 p 為當前座標的像素值，i 為欲藏入資訊的位元(0 或是 1)，𝑝^𝑛𝑒𝑤為

當前座標修改過後的像素值。

- 16 - 原始影像

直方圖統計 並計算K值

設定 k = 1

找尋k對最多與最 少的像素值

是否有足夠的可 嵌入容量

k = k + 1

設定最少與最多 的像素值為零點 (a)及高點(b)

k < K ?

失敗

直方圖位移 藏入資訊

欲隱藏的資訊

額外資訊 經藏入後的數位 是 影像

否

是

否

圖 2-5 藏入資訊之流程圖[8]

完成隱藏資訊的步驟後，產生出的數位影像能經由網際網路傳送至接收端。

在接收端除了需要在嵌入過程產生出的 a 與 b 兩個像素值之外，如要還原影像 則需要在嵌入過程中產生出的額外資訊。圖 2-6 為取出資訊及還原影像的流程 圖，完整的取出及還原步驟如下 :

取出一張𝑀 × 𝑁的數位影像，其像素值範圍為 𝑥 ∈ [0,255]，假設已知出現最 多次數及最少次數的像素值為 a 與 b，其𝑎 < 𝑏。

步驟一、掃描整張數位影像，如掃描到像素值為𝑎 + 1，則取出隱藏資訊為’1’。

如果掃描到像素值為 a，則取出隱藏資訊為’0’。

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步驟二、再次掃描整張影像，如掃描到像素值𝑝 ∈ (𝑎, 𝑏]，則對其像素值𝑝 − 1。

步驟三、如果含有額外資訊，則取出所有的座標並對其座標的像素值設定為 b。

已藏入資訊之數位影 像

掃描影像及資料取出

直方圖位移

還原出現次數最少的 像素值座標

還原後之數位影像 額外資訊

取出的隱藏資訊

圖 2-6 取出資訊及還原影像之流程圖[8]

此方法提供了一個良好的還原效果及較低的運算複雜度。但在後續的學者研 究中，發現可嵌入容量有很大的改良空間。因此在 Kuo[9]、Lee[10]與 Kumar[14]

中提出了改良式的直方圖位移浮水印技術，此技術加入了分區的概念能有效地 增加可嵌入容量。