第 卷第 期
VolNo
北 京 印 刷 学 院 学 报
Journal of Beijing Institute of Graphic Communication
年 月
Aug
收稿日期
基金项目国家 自然 科学 基 金项 目 北京 市 自 然科
学基金重点项目 KZ
基 于 边 缘 和 误 差 扩 散 的 半 色 调 图 像 水 印 算 法
闻爱华 冯柳平
北京印刷学院 信息与机电工程学院 北京
摘要 为使水印具有不可见性提出了一种基于图像边
缘和误差扩散的数字半色调图像水印算法 Canny 算子去
噪能力强在边缘检测和噪声间能取得较好的平衡 先对
灰度图像进行 Canny 边缘检测得到灰度图像的边缘然后
将灰度图像的边缘近似作为半色调图像的边缘并在灰度
图像使用误差扩散算法进行半色调的同时在边缘位置进
行二值水印的嵌入 对水印图像进行了 Arnold 预处理增
强了水印的抗剪裁和涂抹攻击的能力 结果表明该算法
不会造成图像的明显失真能很好地抵抗剪切涂抹JPEG
压缩噪声攻击
关键词 半色调图像水印边缘检测误差扩散
中图分类号 TP 文献标志码 A
文章编号
Watermarking Algorithm for Halftone
Images Based on Edge Detection
and Error Diffusion
WEN Aihua FENG Liuping
Beijing Institute of Graphic Communication Beijing China
Abstract In order to achieve the goal of good
imperceptibility a kind of digital halftone image watermarking
algorithm is proposed which is based on the edge detection
and error diffusionThe Canny operator has a good ability of
denoising at the same time it can achieve a better balance
between edge detection and noiseThe edge of gray image is
gotten using Canny detection and can be approximated as the
edge of the halftone imageWhile the gray image turns to
halftone image using error diffusion algorithm binary
watermark is embedded in the edge positionIn order to
enhance the ability to resist cropping attack and smearing
attack the watermark image is pretreated with Arnold
Experiment results show that this algorithm does not cause
significant distortion of the image and is good resistance to
cropping smearing JPEG compression and noise attacks
Key words halftone image watermark edge detection
error diffusion
半色调图像广泛应用于证件货币机密文件
支票杂志等的图像输出打印和输出半色调图像
时需要嵌入信息用于版权保护和认证 数字图像
大多由激光打印机输出激光打印机属于点阵打印
机使用黑白点阵打印灰度图像 半色调复合点的
形状纸张的吸水性和光滑度激光束的扩散等因
素都会导致半色调复合点变化造成输出的图像模
糊在扫描过程中发生畸变因此抗打印扫描的半
色调水印是研究的一个难点
考虑到人眼视觉遮蔽特性本文提出了一种基
于 Canny 边缘检测的半色调水印算法 灰度载体
图像在半色调的过程中选择图像边缘位置嵌入水
印达到了较好的水印不可见性
1半色调技术中的误差扩散技术
图像输出设备如激光喷墨打印机和传真机等
均属于二值设备它们仅具有两种输出状态黑点
和白点不能直接绘制多种灰度级的图像故应首
先对原始图像进行变换处理这类变换称为数字图
像半色调技术 数字图像半色调技术可以将一幅
灰度图像转换为二值图像利用人眼视觉特性仍
会觉得它是一幅连续色调的图像
误差 扩 散 算 法
是 由 Floyd 和 Steinberg 于
年首次提出的其基本思想是将灰度图像的
当前像素值与阈值进行比较得到一个二值输出
然后将输入与输出的像素差以一定的方式扩散到
未经处理的区域 如图 这样局部的量化误差
就在相邻像素上得到了补偿 这种领域扩散的办
法使系统具有了自我校正的能力成为一个负反
馈系统 误差扩散法原理简单而且很好地反映了
原图像的灰度层次过渡相比有序抖动算法误差
扩散方法能产生更高质量的半色调图像因此误
差扩散算法比有序抖动算法应用得更加广泛
图 中Q 是阈值量化器umn是该灰
度值与部分量化误差的和umn大于阈值时b