CN1148964C - 图像处理装置图像处理方法 - Google Patents

Abstract

一种图像处理装置，把信息嵌入图像数据而不用额外开销(overhead)。该图像处理装置包括用于选择构成图像数据的一些像素的选择单元。一个改换单元通过根据信息调换选择的像素值的位而把信息嵌入由选择单元选择的像素中。

Description

图像处理装置和图像处理方法

技术领域

本发明一般涉及图像处理装置和图像处理方法。更具体地，本发明涉及用于以再现图像质量的最小损失并且不增加数据量的方式把信息嵌入图像中的图像处理装置和图像处理方法。

背景技术

把信息嵌入而不增加数据量的一种技术是把例如数字音频数据的最低有效位(LSB)或较低两个位转换为要被嵌入的信息。在这种技术中，不明显影响声音质量的数字音频数据的较低位被简单地用要被嵌入的信息替代。因此，在数字音频数据被再现时，它被原样输出，没有把较低的位恢复为原始的状态。具体讲是，由于难以把用信息嵌入的较低位恢复为原始的状态，并且也由于较低位不明显影响声音质量，数字音频数据包含被嵌入其中的信息而被输出。

但是，根据上述的技术，与原始信号不同的信号被不利地输出，如果信号是音频数据，在某种程度上，其影响声音质量，如果信号是视频数据，那它将影响图像质量。

发明内容

因此，本发明的一个目的是解决上述问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于把信息嵌入图像数据的图像处理装置。该图像处理装置包括一个用于选择构成图像数据的像素的选择单元，和一个通过根据信息直接调换选择像素的位值的位而把信息嵌有由选择单元选择的像素的改换单元。

根据本发明的另一个方面，提供一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理装置。该图像处理装置包括一个用于选择构成编码图像数据的像素的选择单元。一个改换单元把选择单元选择的像素值的位直接调换。一个相关性计算单元计算改换的像素与除选择单元选择的像素之外的像素之间的相关性。一个确定单元基于相关性计算单元计算的相关性来确定选择的像素值要被改变的比特位数，该比特位数被用于对选择的像素进行解码。一个解码单元基于确定单元确定的比特位数对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理装置。该图像处理装置包括一个用于选择构成编码图像数据的像素的选择单元。一个计算单元计算选择单元选择的像素值与预定的数据之间的异或逻辑(exclusive-OR)。一个相关性计算单元计算由计算单元计算的像素与除选择的像素之外的像素之间的相关性。一个确定单元基于相关性计算单元计算的相关性来确定用于计算与选择的像素进行异或的预定数据，从而最大化相关性，以对选择的像素解码。一个解码单元基于确定单元确定的数据对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于把信息嵌入到图像数据中的图像处理方法。该图像处理方法包括一个选择构成图像数据的像素的选择步骤，和一个通过根据信息直接调换选择像素的值的位而把信息嵌入在选择步骤中选择的像素的嵌入步骤。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理方法。该图像处理方法包括：一个选择构成编码图像数据的像素的选择步骤；一个直接调换在选择步骤中选择的像素值的位的调换步骤；一个计算调换的像素与除选择的像素之外的像素之间的相关性的相关性计算步骤；一个基于相关性计算步骤中计算的相关性来确定选择的像素值要被改变的比特位数从而最大化相关性的确定步骤，该比特位数被用于对选择的像素进行解码；一个基于确定步骤确定的比特位数对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码的解码步骤。

根据本发明的又一个方面，提供一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理方法。该图像处理方法包括：一个选择构成编码图像数据的像素的选择步骤；一个计算选择步骤中选择的像素值与预定的数据之间的异或逻辑的计算步骤；一个计算在计算步骤计算的像素与除选择的像素之外的像素之间的相关性的相关性计算步骤；一个基于相关性计算步骤计算的相关性来确定用于计算与选择的像素进行异或的预定数据，从而最大化相关性，以对选择的像素解码的确定步骤；一个基于确定步骤确定的预定数据对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码的解码步骤。

附图说明

图1是表示含有本发明的图像传输***的配置的示例的框图；

图2是要被嵌入到图1所示的嵌入编码器3中的图像；

图3图示出通过距离与相关性之间的关系表示的信息的能量分布，还图示出能量分布通过调换信息的一些线而被破坏；

图4是图示图1所示的嵌入编码器3的硬件配置的示例的框图；

图5是图示根据本发明的第一实施例的图4中所示的嵌入编码器3的功能配置的框图；

图6是图示图5中的嵌入编码器3执行的嵌入编码处理的流程图；

图7图示在执行图6所示的嵌入编码处理中对于各个图像块选择的像素，还图示出通过旋转选择的像素来进行数据嵌入操作；

图8是图示图1所示的解码器6的硬件配置的示例的框图；

图9是图示根据本发明的第一实施例的图8中所示的解码器6的功能配置的框图；

图10是图示图9中的解码器6执行的解码处理的流程图；

图11图示在执行图10所示的解码处理中对于各个图像块选择的像素，还图示出通过反向旋转选择的像素来进行数据解码操作；

图12图示出在图10的步骤S15中执行的像素之间的差的计算过程；

图13是图示根据本发明的第二实施例的图4中所示的嵌入编码器3的功能配置的框图；

图14是图示图13所示的嵌入编码器3执行的嵌入编码处理的流程图；

图15图示在执行图14所示的嵌入编码处理中对于各个图像块选择的像素，还图示出通过计算选择的像素之一与附加信息之间的异或并通过计算选择的像素之一与反向附加信息之间的异或来进行数据嵌入操作；

图16是图示根据本发明的第二实施例的图8中所示的解码器6的功能配置的框图；

图17是图示图16中的解码器6执行的解码处理的流程图；

图18图示在执行图17所示的解码处理中对于各个图像块选择的像素，还图示出通过计算选择的像素之一与附加信息之间的异或并通过计算选择的像素之一与反向附加信息之间的异或来进行数据解码操作；

图19图示出在图17的步骤S45中执行的像素之间的差的计算过程；

图20图示在执行图17所示的解码处理中对于各个图像块选择的像素，还图示出通过计算选择的像素之一与附加信息之间的异或并通过计算反向选择的像素之一与附加信息之间的异或来进行数据嵌入操作；

图21A图示执行本发明的处理的程序要被装入其中的计算机；

图21B图示执行本发明的处理的程序要被存储到其中的存储媒体；

图21C图示执行本发明的处理的经卫星或网络被分布到计算机中的程序；及

图22是图示执行本发明的处理的程序要被装入其中的计算机的一个示例的框图。

具体实施方式

下面将参考附图通过优选实施例的图示对本发明进行具体描述。

图1是表示含有本发明的图像传输***的简图。在该说明书中，“***”可以是由大量装置逻辑构成的单元，并且不必要把这些装置安装在同一外壳中。

参考图1，图像传输***包括编码装置10和解码装置20。编码装置10对例如图像编码并输出编码的数据。解码装置20从编码的数据再现原始图像。

具体讲，图像数据库1存储要被编码的图像(例如数字图像)，并且图像从图像数据库1被读出并提供给嵌入编码器3。附加信息数据库2存储附加信息(数字数据)作为要被嵌入要被编码的图像的信息。附加信息从附加信息数据库2被读出并提供给嵌入编码器3。

在从图像数据库1接收到图像并从附加信息数据库2接收到附加信息时，嵌入编码器3根据从附加信息数据库2提供的附加信息对图像编码，从而编码的图像可利用从图像数据库1提供的图像的能量分布而被解码。即，嵌入编码器3通过把附加信息嵌入图像中而编码图像，使得编码的图像可利用图像的能量分布而被解码，并输出编码的数据。然后编码的数据被记录在存储媒体4中，诸如磁光盘、磁盘、光盘、磁带、PD盘或半导体存储器。另一种情况是，编码的数据可经诸如地面广播信号、卫星广播信号、有线电视(CATV)网、因特网或公用网络的传送媒体5被传送给解码装置20。

解码装置20由解码器6构成，其中经存储媒体4或传送媒体5提供的编码数据被接收到。解码器6还通过利用图像的能量分布把编码的数据解码称为原始图像和附加信息。然后解码的图像被提供给监测器(未示出)并被显示。解码的附加信息被用于执行预定的处理。

图1所示的嵌入编码器3执行的编码操作的原理和解码器6执行的解码操作的原理在下面将描述。

一般地，称为“信息”的东西拥有能量(熵)分布，其被标识为信息(可利用的信息)。具体讲，例如通过拍摄景观得到的图像可被标识为景观图像。这是因为图像(构成图像的像素值)拥有相应于景观的能量分布。没有能量分布的图像仅是噪音，并且是无用的信息。

因此，即使一条有价值的信息所拥有的能量分布通过执行某种操作而被破坏时，原始信息也可通过把被破坏掉的能量分布恢复为原始状态而被再现。即，通过编码信息获得的编码的数据可通过利用信息内固有的能量分布被解码为原始信息。

信息的能量分布可以以例如相关性来表示。信息的相关性是信息(例如，如果信息是图像，则是构成图像的像素或行)的组元之间的相互关系，即构成信息的组元之间的自相关或距离。

以由H行构成的图像为例，如图2所示。考虑第一行和另一行之间的相关性，如图3中的(A)所示，第一行与靠近第一行放置的行(图2所示的图像的上面一条行)的相关性大。相反，第一行与远离第一行放置的行(图2所示的图像的下面一行)的相关性小。换言之，图2所示的图像具有一个相关性变量，其中靠近第一行的行具有较大的相关性值，远离第一行的行具有较小的相关性值。

在图2所示的图像中，靠近第一行的第M行和远离第一行的第N行被调换(1＜M＜N≤H)，并且在计算第一行与每一个第M行和第N行的相关性后，结果得到的图像可被表示出来，如图3B所示。即在第M行和第N行互相调换的图像中，第一行与靠近第一行的第M行(相应于被调换前的第N行)的相关性变小，而第一行与远离第一行的第N行(相应于被调换前的第M行)的相关性变大。

因此，在图3的(B)中所示的相关性中原始相关性被破坏了。但是，通常，破坏的相关性变量可通过利用原始相关性变量而被恢复到原始状态。即，图3中的(B)中所示的相关性变量考虑图像拥有的原始相关性变量是反常的(不正确的)，并且第M行和第N行应互相调换。这样，反常的变量可被恢复到图3的(A)所示的正确的变量，从而原始图像可被解码。

根据图2的(A)和图3的(B)所示的示例，图像通过互换行而被编码。在这种情况下，嵌入编码器3根据附加信息确定哪行应被移动并且被调换。同时，解码器6通过利用相关性把调换的行返回原始位置，即由原始图像替代编码的图像，从而解码编码的图像。在解码操作期间，解码器6检测哪行已经被移动并被调换，以对嵌入在图像中的附加的信息解码。

图4图示图1所示的嵌入编码器3的配置的示例，嵌入编码器3通过把附加信息嵌入图像中来执行嵌入编码，从而编码的图像可利用图像的相关性被解码为原始图像。

从图像数据库1输出的图像被提供给图像被暂时存储其中的帧存储器31，例如以帧为单位存储。

中央处理单元(CPU)32通过执行存储在程序存储器33中的程序执行嵌入编码处理，在下面将对其进行描述。即CPU 32把从附加信息数据库2提供的附加信息嵌入存储在帧存储器31中的图像中。

程序存储器33由例如只读存储器(ROM)或随机存取存储器(RAM)构成，并存储用于使CPU 32执行嵌入编码处理的计算机程序。输出接口(I/F)34从帧存储器31读出具有嵌入其中的附加信息的图像并输出它作为编码的数据。

帧存储器31由许多排(banks)组成，从而可存储大量帧。通过改换排，帧存储器31同时存储从图像数据库1提供的图像和要被CPU 32处理的图像的像素。同时，帧存储器31还输出具有嵌入其中的信息的图像(编码的数据)。用这种配置，即使从图像数据库1提供的图像是移动的画面，编码的数据也可被实时输出。

图5图示根据本发明的第一实施例的通过由图4中所示的CPU 32执行存储在程序存储器33中的程序来实施的嵌入编码器3的功能配置的示例。

要被编码的图像被例如以帧为单位提供给块分割单元41。块分割单元41把一帧图像分割为块，每个块具有预定的尺寸，并且把分割的块提供给位旋转单元42。

不仅来自分割单元41的图像块而且要被嵌入图像的附加信息都被提供给位旋转单元42。位旋转单元42选择构成每个图像块的一些像素并旋转这些像素(下文中有时称为选择的像素)的值，从而把附加的信息嵌入选择的像素。在选择的像素中嵌有附加信息的块被提供给编码图像存储器43作为编码的块。

编码图像存储器43顺序存储从位旋转单元42提供的编码的块，并且当用于一帧的编码的块被存储时，编码图像存储器43输出编码的块作为编码的数据。

现将参考图6的流程图给出由图5所示的嵌入编码器3执行的嵌入编码处理的描述。

如上所述，要被编码的图像以帧为单位提供给块分割单元41。在步骤S1，当接收到用于一帧的图像时，块分割单元41把一帧图像分割为多个块，每个块具有预定的尺寸。具体讲，块分割单元41把图像分割为4×4像素图像块，如图7的(A)所示。被块分割单元41分割的图像块然后以例如栅扫描顺序被提供给位旋转单元42。

在步骤S2，一旦接收到来自块分割单元41的图像块，则位旋转单元42把接收到的图像设置为当前块并选择构成当前块的一些像素。具体讲，在构成当前块的像素中，位旋转单元42根据棋盘(checkerboard)模式选择像素，诸如以图7的(A)中所示的黑点部分·和阴影部分代表的那些。即在步骤S2，构成图像块的一半像素被选择。

在步骤S3，根据提供的附加信息选择的像素值被位旋转单元42旋转，从而附加信息可被嵌入选择的像素中。具体讲，位旋转单元42沿从最低有效位(LSB)向最高有效位(MSB)的方向(下面有时称为左旋转)把由图7的(A)中所示的阴影部分代表的选择像素的值旋转相应于附加信息的值的位数。

上面使用的术语“旋转”类似于位移，但是，当旋转是沿从LSB向MSB的方向执行时，MSB不被丢弃而是被移向LSB。相反，当旋转是沿从MSB向LSB的方向执行时，LSB不被丢弃而是被移向MSB。

位旋转单元42还沿从MSB向LSB的方向(下面有时称为右旋转)把由图7的(A)中以黑点部分·代表的选择像素的值旋转相应于附加信息的值的位数。

其值要被向左旋转的像素和被向右旋转的像素分别称为“左旋转像素”和“右旋转像素”。

在这个实施例中，在每个图像块中左旋转像素和右旋转像素沿对角线方向交替排列，即一半选择的像素被向左旋转，而另一半选择的像素被向右旋转。

现在假设像素具有8位，并且左旋转像素的值是00111101B(B代表前面的数字是二进制的)并且右旋转像素的值是10010111B。还假设附加信息是“2”。左旋转像素00111101B和右旋转像素10010111B被分别向左和右旋转2位，结果分别产生如图7的(B)所示的11110100B和11100101B。类似地，图像块中的其它的左旋转像素和其它的右旋转像素根据附加的信息被旋转。

当像素值以8位代表时，它可被旋转0到7位，其中在这种情况下，0到7位的附加信息(以3位表示)可被嵌入一个图像块。

其选择的像素在步骤S3已经被旋转的图像块被提供给编码图像存储器43作为编码的块并被存储在那里。然后，在步骤S4确定在位旋转单元42中是否还有图像块(下文中称为“未处理的图像块”)，并且如果有的话，把一个未处理的图像块设置为当前块。然后处理返回步骤S2，并且重复相应的处理。

如果在步骤S4发现没有来处理的块，即，一帧的所有编码块被存储在编码图像存储器43中，从编码图像存储器43中读出各编码块。处理然后进入步骤S5，其中确定是否有更多的帧在块分离单元41中处理。如果步骤S5输出为“是”，过程回到步骤S1，并重复相应处理。

如果在步骤S5确定再没有帧要被块分割单元41处理，嵌入编码处理就完成了。

如上所述，选择构成图像的一些像素，并且根据附加信息旋转选择像素的值，从而把附加信息嵌入图像。从而可能用最小的图像质量损失而且不增加数据量而嵌入附加信息。

嵌有附加信息的选择的像素(图7的(A)中所示的黑点部分·和阴影部分代表的像素)可利用图像的相关性，即选择的像素与没有附加信息的像素之间的相关性(在图7的(A)中以“O”代表的像素)没有额外开销(overhead)地被解码(恢复)为原始数据和附加信息，如下面所述的一样。因此，在结果得到的编码图像(再现的图像)中没有观察到传统上由嵌入附加信息引起的图像质量的降低。

图8图示图1所示的用于通过利用图像的相关性把从图5所示的嵌入编码器3输出的编码数据解码为原始图像和附加信息的解码器6的配置的示例。

编码数据，即嵌有附加信息的图像(下文中有时称为嵌入图像)被提供给帧存储器51。帧存储器51暂时例如以帧为单位存储嵌入图像。帧存储器51以类似于图4所示的帧存储器31来配置，并且，通过改换对于帧存储器51提供的排，嵌入图像可实时被处理，即使它们是移动画面也是这样。

输出接口(I/F)52从帧存储器51读出通过CPU 53执行解码处理而获得的图像并输出它，这一点在下面将描述。

CPU 53通过执行程序存储器54中存储的程序执行解码处理。即，CPU53通过利用图像的相关性把存储在帧存储器51中的嵌入图像解码为原始图像和附加信息。

程序存储器54以类似于图4所示的程序存储器33来配置，并存储使CPU 53执行解码处理的计算机程序。

图9图示根据本发明的第一实施例的通过由CPU 53执行存储在程序存储器54中的程序来实施的解码器6的功能配置示例。

作为编码数据的嵌入图像例如以帧为单位被提供给块分割单元61。与图5中所示的块分割单元41一样，块分割单元61把嵌入图像分割为块，每个块具有预定的尺寸，即分为编码的块，并且顺序地把它们提供给位反向旋转单元62。

在构成从块分割单元61提供的每个编码块的像素中，位反向旋转单元62选择位于与由图5所示的位旋转单元42所选择的那些相同的位置的像素。然后位反向旋转单元62把选择像素的值旋转相应于从旋转位寄存器63提供的旋转值的位数，并把结果得到的值提供给差值计算单元64。位反向旋转单元62还把选择的像素的值旋转存储在最佳旋转位存储寄存器69中的最佳旋转位数目。结果，编码的块被解码称为原始图像块，然后其被提供给解码图像存储器71。

旋转位寄存器63把旋转值设置为像素值要被旋转的位数，并把设定旋转值提供给位反向旋转单元62和开关65。具体讲，当像素值以th_r位表示时，它可被旋转0到th_r-1位(旋转等于或大于th_r位的数目得到与旋转0到th_r-1位的相应数目的结果相同)。在这种情况下，旋转位寄存器63顺序把0到th_r-1位设置为旋转值并把它们提供给位反向旋转单元62和开关65。

一旦从位反向旋转单元62接收到其中选择的像素值已经被旋转的编码块，差值计算单元64计算每个选择的像素与相邻的像素之间的相关性值，例如绝对值差值的和(下文中称为绝对值差值和)。像素值的绝对值差值和被提供给开关66和比较器68。

开关65从旋转位寄存器63接收到旋转值并在比较器68的控制下把它提供给最佳旋转位存储寄存器69。开关66从差值计算单元64接收到相关性值并在比较器68的控制下把它提供给最小差值存储寄存器67。

最小差值存储寄存器67把从差值计算单元64经开关66提供的相关性值存储为涉及当前正被处理的编码块(下文中有时称为“当前编码块”)的最大相关性值。在本实施例中，如上所述，各个选择的像素与相邻像素之间的绝对值差值和被用作涉及编码块的相关性值。因此，最大相关性值是像素值的绝对值差的最小和。

作为最大相关性值存储在最小差值存储寄存器67中的绝对值差的最小和被提供给比较器68。然后比较器68比较从差值计算单元64输出的绝对值差值和与存储在最小差值存储寄存器67中的绝对值差的最小和，并基于比较结果，比较器68控制开关65和66。

最佳旋转位存储寄存器69经开关65从旋转位寄存器63接收旋转值，并把它存储为最佳旋转位，该位是编码块的选择像素值要被旋转的最佳位数。最佳旋转位存储寄存器69适当地把最佳旋转位提供给位反向旋转单元62和解码附加信息存储器70。

解码附加信息存储器70暂时把相应于从最佳旋转位存储寄存器69提供的最佳旋转位存储为编码块中嵌入的解码附加信息，并输出它。解码图像存储器71暂时把从位反向旋转单元62输出的其选择像素值已经被旋转最佳旋转位的编码块存储为解码图像块。当用于一帧的解码的图像块被存储时，解码的图像存储器71输出它们。

将参考图10的流程对由图9所示的解码器6执行的嵌入解码处理进行描述。

如上所述，嵌入图像以帧为单位被提供给块分割单元61。在步骤S11，当接收到用于一帧的嵌入图像时，块分割单元61把嵌入图像分割为多个块，每个块具有预定尺寸，与在图5所示的块分割单元41的情况一样。即，如图11的(A)所示，块分割单元61把嵌入图像分割为4×4像素编码块。被块分割单元61分割的编码块以例如栅扫描顺序被提供给位反向旋转单元62。

一旦从块分割单元61接收到编码块，位反向旋转单元62把编码块设置为当前编码块并选择构成当前编码块的一些像素。具体讲，位反向旋转单元62选择以图11中所示的黑点部分·和阴影部分代表的那些同样的像素，和在图5所示的位旋转单元42选择的那些一样。位反向旋转单元62还把已经被如图5所示的位旋转单元42确定为左旋转像素和右旋转像素的像素分别设置为右旋转像素和左旋转像素。

即，在编码的选择像素中，被位旋转单元42确定为左旋转像素的像素被向右旋转相应于嵌入图像的附加信息的位数。类似地，被位旋转单元42确定为右旋转像素的像素被向左旋转相应于嵌入图像的附加信息的位数。结果，编码的像素可被解码为原始像素。

因此，位反向旋转单元62把已经被确定为左旋转像素和右旋转像素的像素的像素分别设置为右旋转像素和左旋转像素。因此，与参考图7(A)讨论的旋转操作相反，在位反向旋转单元62中，以图11的(A)所示的阴影线代表的像素被确定为右旋转像素，而以图11的(A)所示的黑点部分·代表的像素被确定为左旋转像素。

然后过程进行到步骤S13。在步骤S13，旋转位寄存器63把旋转值n初始化为0，最小差值存储寄存器67把该值(绝对值差的最小和)初始化为预定的大值(例如，可被存储的最大值)。然后，旋转位寄存器63把旋转值n提供给位反向旋转单元62并且还输出它到通常被切断的开关65，过程进行到步骤S14。

在步骤S14，位反向旋转单元62把当前编码块的左旋转像素的值和右旋转像素的值分别向左和向右旋转从旋转位寄存器63提供的旋转值n，并把结果得到的编码块提供给差值计算单元64。

现在假设像素值以8位来表示，并且右旋转像素的值是11110100B，左旋转像素的值是11100101B。还假设旋转值n是“2”。右旋转像素11110100B被向右旋转2位，而左旋转像素11100101B被向左旋转2位，结果分别产生如图11的(B)所示的00111101B和10010111B。同样，当前编码块中的其它的左旋转像素和其它的右旋转像素根据旋转值n分别被向左和向右旋转。

在步骤S15，一旦从位反向旋转单元62接收到具有被旋转n位的像素值的当前编码块，则差值计算单元64计算各个选择像素与相邻像素的和，即在这种情况下是选择像素与相邻像素之间的绝对值差值和，并把它作为当前编码块的相关性值(构成当前编码块的像素的相关性值)。

具体讲，在编码的块中，如图12所示，以黑点部分·和阴影部分代表的选择的像素被相邻于在嵌入编码的处理期间没有被旋转的至少一个像素(下文中有时称为未选择像素)而放置。在差值计算单元64中，每个选择像素与相邻的未选择的像素之间的绝对值差被计算，并且这种绝对值差值和被确定为当前编码块的相关性值。

如果选择的像素被相邻于大量未选择像素而放置，如在图12中所示的情况，计算选择像素与每个未选择像素之间的绝对值差，由如图12所示的实线表示。

在上面讨论的示例中，仅使用当前编码块中的像素来获得相关性值。但是，相关性值可使用当前编码块之外的块的像素来确定。

例如，如果构成嵌入图像的编码块以栅扫描顺序被处理为当前编码块，与当前编码块向左、向上和向左上相邻的编码块已经被解码为原始像素值。与当前编码块向左、向上和向右或向下相邻的一些像素在嵌入编码处理期间不被旋转(未选择像素)。

在当前编码块外部的像素中，在嵌入编码处理之前和之后保持相同的像素(在图12中以虚线圆表示)可被用于计算与当前编码块的选择像素的绝对值差，在图12中以虚线箭头表示。

另外，在上述的实施例中，选择的像素和相邻的未选择像素的每一个之间的绝对值差被用来确定编码块的相关性值。但是，可以使用选择像素和不相邻的但是围绕选择像素的未选择像素之间的绝对值差。

另一种情况是，不仅空间上与选择像素相邻的像素而且时间上与选择像素相邻的像素也可被使用。

以这种方式，在差值计算单元64计算的作为当前编码块的相关性值的绝对值差值和被提供给比较器68并且也提供给通常是断开的开关66。

一旦接收到当前编码块的绝对值差值和，比较器68在步骤S16确定该绝对值差值和是否小于存储在最小差值存储寄存器67中的值(绝对值差的最小和)。

如果步骤S16的结果为是，则发现其选择像素已经被旋转n位的当前编码块的相关性值大于原来得到的相关性值。从而确定其选择像素已经被旋转n位的当前编码块最可能被解码为原始图像块。然后过程进行到步骤S17，其中比较器68暂时把开关65和66从断开状态改变到闭合状态，并且过程进行到步骤S18。

通过在步骤S17暂时闭合开关65和66，从旋转位寄存器63输出的旋转值n经开关65被提供给最佳旋转位存储寄存器69。在最佳旋转位存储寄存器69中，存储为最佳旋转位n_min的值被来自旋转位寄存器63的作为新的最佳旋转位n_min(为了解码当前编码块而选择的像素要被旋转的位的最佳数目)的旋转值n覆盖。

在步骤S17，绝对值差值和从差值计算单元64经开关66提供给最小差值存储寄存器67。在最小差值存储寄存器67中，存储从在那里的值被差值计算单元64输出的作为绝对值差的新的最小和的绝对值差覆盖(作为涉及当前编码块的最大相关性值)。

如果在步骤S16确定从差值计算单元64输出的绝对值差值和不小于存储在最小差值存储寄存器67中的值，换言之，如果确定涉及其选择像素已经被旋转n位的当前编码块的相关性值不大于原来获得的最大相关性值，可确定当前编码块还没有被解码为原始的块。然后，处理跳过步骤S17进行到步骤S18。在步骤S18，旋转位寄存器63中的旋转值n被增加1。

然后在步骤S19确定旋转位寄存器63中的旋转值n是否小于像素值th_r的位数。如果步骤S19的结果为是，即，如果旋转值n在像素可被旋转的位数范围内，处理返回到步骤S14，并且重复相应的处理。

相反，如果在步骤S19发现旋转值n不小于像素值th_r的位数，即，如果通过应用像素值可被旋转的所有可能的旋转值n，涉及当前编码块的相关性值(绝对值差值和)已经被计算，则处理进行到步骤S20。在步骤S20，当前编码块的选择像素值被旋转最佳旋转位n_min，从而把当前编码块解码为原始块并解码嵌入编码块中的附加信息。

具体讲，最佳旋转位存储寄存器69把存储在其中的最佳旋转位n_min提供给反向旋转单元62。反向旋转单元62分别把左旋转像素和右旋转像素向左和向右旋转最佳旋转位n_min，如在步骤S14中描述的一样，从而把当前编码块解码为原始块。解码的块然后被提供给解码图像存储器71并被存储在相应的地址。

最佳旋转位存储寄存器69还把存储在其中的最佳旋转位n_min作为嵌入在当前编码块中的解码的附加信息提供给解码附加信息存储器70。

此后，在步骤S21确定在反向旋转单元62中是否还有作为当前编码块的要被处理的块(下文中有时称为未处理的块)。如果步骤S21的结果为“是”，确定一个未处理的块(例如在栅扫描顺序中的随后的编码块)为当前编码块。然后处理返回步骤S12并且重复相应的处理。

如果在步骤S21发现没有了未处理的块，换言之，如果用于一帧的所有的编码块被存储在解码图像存储器71中并且嵌入在一帧的块中的解码附加信息的所有项被存储在解码附加信息存储器70中，则用于一帧的解码图像从解码图像存储器71中被读出，并且解码附加信息从解码附加信息存储器70中被读出。

随后，在步骤S22确定是否还有随后要在块分割单元61中被处理的嵌入的图像帧。如果步骤S22的结果为是，处理返回步骤S11，并且重复相应的处理。

另一方面，如果在步骤S22发现没有随后要在块分割单元61中被处理的嵌入图像帧，则解码处理完成。

根据前面的描述，嵌有附加信息的编码图像数据通过利用图像相关性被解码为原始图像和附加信息。从而解码操作可不引起执行解码操作所需要的额外开销(overhead)而被执行。因此，解码的图像(再现的图像)基本上不会使传统上受到嵌入的附加信息影响的图像质量降低。

如下进行一个模拟测试。各个像素都有8位的天然(natural)图像被分为4×4像素块，并且执行嵌入编码操作(在这种情况下，由于在一个块中嵌入3位附加信息，附加信息的嵌入率是3位/16像素)。然后在嵌入的图像上执行解码操作并且所有像素值被正确地解码(这意味着附加信息也被正确地解码)。

如下进行另一个模拟测试。类似于在上述模拟测试中使用的图像的天然图像被分为2×2像素块，并且执行嵌入编码操作(在这种情况下，附加信息的嵌入率是3位/4像素，是上述模拟测试中的4倍之高)。然后在嵌入的图像上执行解码操作并且97.92％的像素值被正确地解码。

因此，如果一个块由较大数目的像素构成，像素可更精确地被解码。另一方面，被嵌入一帧中的附加信息的数量，即嵌入率被降低。与此相反，如果一个块由较小数目的像素构成，嵌入率被提高，但是解码的精确性被降低。从而，构成一个块的像素数目要求根据嵌入速率和解码精确性的折衷来确定。

在前述的实施例中，如果像素值以多个分量来代表，如YUV或RGB，所有的分量可根据相同的附加信息被旋转。另一种情况是，分量可根据附加信息的不同项独立地被旋转。

在前述的实施例中，根据棋盘模式来选择构成块的一些像素，并且附加信息被嵌入选择的像素。但是，可根据不同模式来选择用于嵌入附加信息的一些像素。另外，尽管在本实施例中选择了构成块的一半像素，并且根据附加信息旋转选择像素的值，用于执行旋转的像素数目并不局限于构成块的一半像素。但是如上所述，在解码嵌有附加信息的像素时，要求通过利用不带有附加信息的像素来确定相关性值。当像素在时间或空间上彼此远离时像素之间的相关性变小。因此，为执行正确的解码操作，附加信息要被嵌入其中的像素可以以它们在空间或时间上被分散地来放置的方式来选择。

在前述的实施例中，选择左旋转像素和右旋转像素从而它们被交替地放置在选择像素的对角线方向上。但是，可根据不同的方式设置左旋转像素和右旋转像素。

在前述的实施例中，一些选择的像素被确定为左旋转像素并且因此根据附加信息被向左旋转，而剩余的选择像素被确定为右旋转像素并且因此根据附加信息被向右旋转。但是，所有选择的像素可被向左或向右旋转。

图13图示根据本发明的第二实施例的通过由图4中所示的CPU 32执行存储在程序存储器33中的程序而被实施的嵌入编码器3的功能配置示例。

要被编码的图像例如以帧为单位被提供给块分割单元81。然后块分割单元81把用于一帧的图像分割为多个图像块，每个块具有预定的尺寸，并且把分割的块提供给异或算术单元82。

不仅来自分割单元81的图像块而且要被嵌入图像的附加信息都被提供给异或算术单元82。异或算术单元82选择从块分割单元81提供的构成图像块的一些像素(下文中有时称为“选择像素”)并计算每个选择像素与附加信息之间的异或逻辑值，从而把附加的信息嵌入选择像素。具有嵌入在选择像素中的附加信息的图像块被提供给编码图像存储器83作为编码块。

编码图像存储器83顺序存储从异或算术单元82提供的编码块。当用于一帧的编码块被存储时，该编码块作为编码数据被输出。

现将参考图14的流程图给出由图13所示的嵌入编码器3执行的嵌入编码处理的描述。

如上所述，要被编码的图像以帧为单位被提供给块分割单元81。在步骤S31，当接收到用于一帧的图像时，块分割单元81把图像分割为多个块，每个块具有预定的尺寸。即，块分割单元81把图像分割为4×4像素图像块，如图15的(A)所示。由块分割单元81得到的图像块以例如栅扫描顺序依次被提供给异或算术单元82。

在步骤S32，当接收到来自块分割单元81的图像块时，异或算术单元82把接收到的图像块设置为当前块并选择构成当前块的一些像素。具体讲，异或算术单元82根据棋盘模式选择以图15的(A)中所示的黑点部分·和阴影部分代表的像素。即选择构成当前块的一半像素。

然后在步骤S33，异或算术单元82计算每个选择的像素与附加信息之间的异或，从而把附加信息嵌入选择的像素中。具体讲，异或算术单元82计算由图15的(A)中所示的阴影部分代表的每一个选择像素与附加信息的位流之间的异或，并把计算的结果设置为选择像素的值。

异或算术单元82还计算由黑点部分·代表的每一个选择的像素与通过反转附加信息的位流的顺序而得到的位流(下文中称为“反向位流”)之间的异或，并把计算的结果设置为选择像素的值。

用于与附加信息的位流和附加信息的反向位流计算异或的像素在下文中分别称为“正常位流像素”和“反向位流像素”。在第二实施例中，正常位流像素和反向位流像素交替设置在选择像素的对角方向上，如图15的(A)所示。因此，一半选择的像素被设置为正常位流像素，而另一半被设置为反向位流像素。

现在假设像素值以8位代表，并且正常位流像素的值是00111101B(B代表前面的数字是二进制的)并且反向位流像素的值是10010111B。还假设附加信息是“00101001B(＝41)”。然后计算正常位流像素的值00111101B与代表附加信息的位流00101001B之间的异或，如图15的(B)所示，结果得到00010100B。并且还计算反向位流像素的值10010111B与附加信息的反向位流10010100B之间的异或，如图15的(C)所示，结果得到00000011B。类似地，对其它正常位流像素和反向位流像素计算异或。

当像素值以8位代表时，可在像素值与具有相同位数的附加信息之间执行异或计算。因此在这种情况下，8位附加信息(从0到255)可被嵌入一个块。

在步骤S33，在如上所述计算了选择像素与附加信息之间的异或后，结果得到的块被提供给编码图像存储器83作为编码块并被存储在那里。然后，处理进行到步骤S34。

在步骤S34确定在异或算术单元82中是否还有作为当前块的要被处理的块(下文中有时称为“未处理图像块”)，如果步骤S34的结果为“是”，则把一个未处理块设置为当前块，并且处理返回步骤S32，重复相应的处理。

如果在步骤S34由异或算术单元82确定再没有未处理的块，换言之，如果用于一帧的所有编码块被存储在编码图像存储器83中，编码块从编码图像存储器83中被读出。

然后在步骤S35确定是否有要在块分割单元81中被处理的帧，如果步骤S35的结果为“是”，则处理返回步骤S31，以类似的方式处理相应的帧。

如果在步骤S35发现没有要在块分割单元81中被处理的帧，则完成了嵌入编码处理。

以这种方式，通过选择构成图像块的一些像素及计算各个选择的像素与附加信息之间的异或，可把附加信息嵌入到图像块中。从而可能用最小的图像质量损失而且不增加数据量地来嵌入附加信息。

即，在图15的(A)中所示的嵌有附加信息的选择像素中，以黑点部分·和阴影部分代表的像素值可通过利用图像的相关性，即选择像素与没有附加信息的像素之间的相关性不引发额外开销地被解码(恢复)为原始像素和附加信息，其中没有附加信息的像素在图15的(A)中以O代表。下面将详细讨论。因此，在解码的图像(再现的图像)中没有观察到由嵌入附加信息引起的图像质量的降低。

图16图示根据本发明的第二实施例的通过图8所示的CPU 53执行存储在程序存储器54中的程序来实施的解码器6的配置示例。

作为编码数据的嵌入图像例如以帧为单位被提供给块分割单元161。块分割单元161把嵌入的图像分割为多个块，每个块具有预定的尺寸，即分为编码块，并且依次把分割的块提供给异或算术单元162，与图13所示的块分割单元81的情况一样。

在构成从块分割单元161提供的编码块的像素中，异或算术单元162选择位于与由图13所示的异或算术单元82所选择的那些相同位置的像素。然后异或算术单元162计算各个选择的像素的值与从异或数据寄存器163提供的异或数据之间的异或，并把它提供给差值计算单元164。异或算术单元162还计算每个选择像素的值与存储在最佳异或数据存储寄存器169中的最佳EX-OR数据之间的异或。结果，编码块被解码为原始图像块并被提供给解码图像存储器171。

异或数据寄存器163设置作为用于计算与像素值的异或的数据的异或数据，并把它提供给异或算术单元162和开关165。如果像素值以th_r位表示，可在像素值与具有th_r位的数据之间计算异或。在这种情况下，异或数据寄存器163顺序把以th_r位代表的数据，即从0到2^th_r-1之间的值设置为异或数据并把它提供给异或算术单元162和开关165。

差值计算单元164从异或算术单元162接收已在每个选择的像素值与异或数据之间计算异或的编码块，并计算选择像素与相邻像素之间的相关性值，即，在这种情况，是各个像素值的绝对值差值的和。作为相关性值的绝对值差值和被提供给比较器168。

开关165在比较器168的控制下把来自异或数据寄存器163的异或数据提供给最佳异或数据存储寄存器169。开关166在比较器168的控制下把来自差值计算单元164的相关性值提供给最小差值存储寄存器167。

最小差值存储寄存器167经开关166把从差值计算单元164提供的相关性值存储为涉及当前正被处理的编码块(下文中有时称为“当前编码块”)的最大相关性值。如上所述，在第二实施例中，选择像素与相邻像素之间的绝对值差值和被用作其间的相关性值。因此，最大相关性值意味着像素值的绝对值差的最小和。

作为最大相关性存储在最小差值存储寄存器167中的绝对值差的最小和被提供给比较器168。比较器168比较从差值计算单元164输出的绝对值差值和与存储在最小差值存储寄存器167中的绝对值差的最小和，并基于比较结果，比较器168控制开关165和166。

最佳异或数据存储寄存器169经开关165从异或数据寄存器163接收异或数据，并把它存储为最佳异或数据，该数据是用于计算与编码块的选择像素值的异或的最佳位流。然后，最佳异或数据存储寄存器169适当地把最佳异或数据提供给异或算术单元162和解码附加信息存储器170。

解码附加信息存储器170暂时把从最佳异或数据存储寄存器169提供的最佳异或数据存储为嵌入在编码块中的解码附加信息，并输出它。解码图像存储器171暂时把其中已经在选择像素值与最佳异或数据之间计算异或的编码块存储为解码的原始图像块，并且当用于一帧的解码图像块被存储时，解码图像被输出。

将参考图17的流程在下面讨论由图16所示的解码器6执行的解码处理。

如上所述，嵌入图像以帧为单位被提供给块分割单元161。在步骤S41，当接收到用于一帧的嵌入图像时，块分割单元161把嵌入图像分割为多个块，每个块具有预定尺寸，与在图13所示的块分割单元81的情况一样。具体讲，如图18的(A)所示，块分割单元161把嵌入图像分割为4×4像素编码块。被块分割单元161分割的编码块以例如栅扫描顺序被依次提供给异或算术单元162。

一旦从块分割单元161接收到编码的块，则异或算术单元162把接收到的编码块设置为当前编码块，并选择构成当前编码块的一些像素。具体讲，异或算术单元162选择以图18中的(A)所示的阴影部分和黑点部分·代表的那些同样的像素，和在图13所示的异或算术单元82选择的那些一样。异或算术单元162还从上述选择的像素中选择正常位流像素和反向位流像素，与异或算术单元82的情况中一样。

即，在编码块的选择像素中，被图13所示的异或算术单元82确定为正常位流像素的像素通过计算每个像素值与相应于嵌入编码像素中的附加信息的位流进行异或而被解码为原始像素。类似地，被异或算术单元82确定为反向位流像素的像素通过计算每个像素值与嵌入编码像素中的附加信息的反向位流进行异或而被解码为原始像素。

因此，异或算术单元162从选择像素中选择正常位流像素和反向位流像素，与在异或算术单元82的情况中一样。因此，在异或算术单元162中，以类似于参考图15的(A)所讨论的示例相似的方式，以图18的(A)中的阴影线代表的像素被设定为正常位流像素，而以黑点部分·代表的像素被设定为反向位流像素。

然后过程进行到步骤S43。在步骤S43，异或数据寄存器163把异或数据n初始化为0，最小差值存储寄存器167把该值(绝对值差的最小和)初始化为预定的大值(例如，可被存储的最大值)。然后，异或数据寄存器163把异或数据n提供给异或算术单元162并且还输出它到通常被断开的开关165，过程进行到步骤S44。

在步骤S44，异或算术单元162计算从异或数据寄存器163输出的异或数据n与当前编码块的正常位流像素与反向位流像素的每一个之间的异或并把计算结果提供给差值计算单元164。

现在假设像素值以8位来表示，并且正常位流像素的值是00010100B，反向位流像素的值是00000011B。还假设异或数据n是“00101001B(＝41)”。然后如图18的(B)所示，计算正常位流像素的值00010100B与代表异或数据n的位流00101001B之间的异或，从而得到结果00111101B。如图18的(C)所示，计算反向位流像素值00000011B与作为异或数据n的反向位流10010100B之间的异或，从而得到结果10010111B。

在步骤S45，当从异或算术单元162接收到其中已经计算选择像素与异或数据n之间的异或的当前编码块，差值计算单元164计算选择像素与相邻像素的相关性值的和，即在这种情况下是选择像素与相邻像素之间的绝对值差值和，并把它作为涉及当前编码块的相关性值(构成当前编码块的像素间的相关性值)。

具体讲，在编码的块中，如图19所示，以黑点部分·和阴影部分代表的选择像素相邻于其中已经计算与附加信息的异或的至少一个像素(下文中有时称为“未选择像素”)而放置。差值计算单元164计算选择像素与相邻的未选择像素之间的绝对值差，并且这种绝对值差值和被确定为编码块的相关性值。

如果选择的像素被相邻于多个未选择像素而放置，计算选择像素与每个未选择的像素之间的绝对值差，如图19的实线箭头表示。

在上面讨论的示例中，通过仅应用当前编码块中的像素来获得相关性值。但是，相关性值可通过应用当前编码块之外的块的像素来确定。

例如，如果构成嵌入图像的编码块以栅扫描顺序被处理为当前编码块，则与当前编码块向左、向上和向左上相邻的编码块已经被解码称为原始像素值。在嵌入编码处理期间，在与当前编码块向左、向上、向右或向下相邻的一些像素与附加信息之间不计算异或。

在当前编码块外部的像素中，在嵌入编码处理之前和之后保持相同的像素(在图19中以虚线圆表示)可被用于计算与当前编码块的选择像素的绝对值差，如图19中以虚线箭头表示。

另外，在上述的实施例中，选择像素和相邻的未选择的像素的每一个之间的绝对值差被用来确定编码块的相关性值。但是，可以使用选择像素和不相邻但是围绕选择像素的未选择像素之间的绝对值差。

另一种情况是，不仅空间上与选择像素相邻的像素而且时间上与选择像素相邻的像素也可被使用。

如上所述，作为涉及由差值计算单元164计算的当前编码块的编码值的像素值的绝对值差值的和被提供给比较器168并且也提供给通常是断开的开关166。

一旦从差值计算单元164接收到当前编码块的绝对值差值和，比较器168在步骤S46确定绝对值差值和是否小于存储在最小差值存储寄存器167中的值。

如果步骤S46的结果为是，即如果通过执行选择像素与异或数据n之间的异或而得到的当前编码块的相关性值大于原来得到的涉及当前编码块的相关性值，由此可确定当前编码块最有可能被解码为原始块。然后过程进行到步骤S47，其中比较器168暂时把开关165和166从断开状态改变到闭合状态，并且过程进行到步骤S48。

在步骤S47，从异或数据寄存器163输出的异或数据n经开关165被提供给最佳异或数据存储寄存器169。作为最佳异或数据n_min被存储在最佳异或数据存储寄存器169中的值被来自异或数据寄存器163的作为新的最佳异或数据n_min(即作为在解码当前编码块中用于计算与选择像素的异或的最佳位流)的异或数据n覆盖。

在步骤S47，绝对值差值和从差值计算单元164经开关166被提供给最小差值存储寄存器167。在最小差值存储寄存器167中存储的值被从差值计算单元164输出的作为绝对值差的新的最小和(作为涉及当前编码块的最大相关性值)的绝对值差值和覆盖。

相比而言，如果在步骤S46由比较器168确定来自差值计算单元164的绝对值差值和不小于存储在最小差值存储寄存器167中的值，即，如果确定涉及通过执行选择像素与异或数据n之间的异或而得到的当前编码块的相关性值不大于原来获得的涉及当前编码块的相关性值，则发现当前编码块最不可能被解码为原始的块。这样，处理跳过步骤S47进行到步骤S48。在步骤S48，在异或数据寄存器163中的异或数据n被增加1。

然后，在步骤S49确定异或数据n是否等于或小于以指定给像素值的位数代表的最大值2^th_r-1。如果结果为“是”，处理返回到步骤S44，并且重复相应的处理。

如果在步骤S44的结果为“否”，即异或数据n已经被用于计算作为从0到2^th_r-1的范围内的所有值的涉及当前编码块的相关性值(绝对值差值和)，处理进行到步骤S50。在步骤S50，计算选择像素与最佳异或数据n_min之间的异或，从而把当前编码块解码为原始块并解码嵌入编码块中的附加信息。

具体讲，最佳异或数据存储寄存器169把最佳异或数据n_min提供给异或算术单元162。在异或算术单元162中，以与步骤S44相似的方式计算当前编码块的每个正常位流像素与每个反向位流像素与最佳异或数据n_min之间的异或，从而解码为原始图像块。解码的图像块然后被提供给解码图像存储器171并被存储在相应的地址。

最佳异或数据存储寄存器169把存储在其中的最佳异或数据n_min作为嵌入在当前编码块中的解码附加信息提供给解码附加信息存储器170。

此后，过程进行到步骤S51，确定在异或算术单元162中是否还有要被处理的块(下文中有时称为“未处理的块”)。如果步骤S51的结果为“是”，则设定一个未处理的块(例如在栅扫描顺序中的随后的当前编码块)为当前编码块。然后处理返回步骤S42，并且重复相应的处理。

相反，如果异或算术单元162在步骤S51发现没有了未处理的块，即，如果用于一帧的所有编码块被存储在解码图像存储器171中，并且如果嵌入在一帧中的解码附加信息被存储在解码附加信息存储器170中，解码图像从解码图像存储器171中被读出，并且解码附加信息从解码附加信息存储器170中被读出。

随后，在步骤S52确定是否还有随后要在块分割单元161中被处理的嵌入图像帧。如果结果为是，处理返回步骤S41，并且重复相应的处理。

如果在步骤S52发现没有随后要被块分割单元161处理的嵌入图像帧，则解码处理完成。

根据前面的描述，在第二实施例中，与第一实施例一样，嵌有附加信息的编码图像数据通过利用图像相关性被解码为原始图像和附加信息。从而不会引起执行解码操作所需要的额外开销。因此，解码的图像(再现的图像)避免了传统上受到嵌入附加信息影响的图像质量降低。

如下进行一个模拟测试。每个像素都有8位的天然(natural)图像被分为4×4像素块，并且执行嵌入编码操作(在这种情况下，由于在一个块中嵌入8位附加信息，附加信息的嵌入率是8位/16像素)。然后在嵌入的图像上执行解码操作并且98.74％的像素值被正确地解码。

如下进行另一个模拟测试。类似于在上述模拟测试中所使用的图像的天然图像被分为2×2像素块，并且执行嵌入编码操作(在这种情况下，附加信息的嵌入率是8位/4像素，是上述模拟测试中的4倍之高)。然后在嵌入的图像上执行解码操作并且79.12％的像素值被正确地解码。

因此，如果一个块由较大数目的像素构成，像素可更精确地被解码。另一方面，同嵌入一帧中的附加信息的数量，即嵌入率被降低。与此相反，如果一个块由较小数目的像素构成，嵌入率被提高，但是解码的精确性被降低。这样，构成一个块的像素数目需要要求根据嵌入速率和解码精确性的折衷来确定。

在前述的实施例中，在嵌入编码处理中，反向位流附加信息被用于计算与反向位流像素值之间的异或，如图15所示。但是，可在通过反转反向位流像素像素的次序而得到的值与附加信息之间计算异或。

例如可假设像素值以8位代表并且正常位流像素值是00111101B，反向位流像素值是10010111B，如图20所示。还假设附加信息是00101001B(＝41)。然后计算正常位流像素值00111101B与代表附加信息的位流00101001B之间的异或，结果产生00010100B，如图20的(B)所示，其与图15的(B)相同。另一方面，计算通过反转上述反向位流像素11101001B而得到的位流10010111B与附加信息的位流00101001B之间的异或，从而得到10111110B，如图20的(C)所示。

但是在这种情况下，在解码操作中，首先计算反向位流像素与异或数据n之间的异或，然后反转得到的位流。通过将所得值用作像素值，计算相关性值。

可通过硬件或软件执行图6、10、14和17中所示的上述处理。如果用软件执行，相应的软件程序被安装在置入像素处理装置或训练装置中的专用硬件计算机中，或安装在通过安装相应程序执行各种处理的通用计算机中。

参考图21A、21B和21C给出对用于把执行上述处理的程序安装到计算机并用于使程序可由计算机来执行的媒体的描述。

程序可通过被安装在用作存储介质的置入计算机101中的硬盘102或半导体存储器103中而被提供给用户，如图21A所示。

另一种情况是，程序可通过暂时或永久地被安装在诸如软盘111、只读光盘(D-ROM)112、磁光盘(MO)113、数字多能盘(DVD)114、磁盘115或半导体存储器116的存储介质中而被提供为软件包，如图21B所示。

另一种情况是，如图21C所示，程序可经数字卫星广播人造卫星122从下载站点121被无线传送到计算机101，或经诸如本地网(LAN)或因特网的网络131被电缆传送到计算机101，并且可被存储在置入计算机101的硬盘101中。

本说明书中讨论的媒体包括最广泛的含义，其包括上述媒体。

构成由媒体提供的程序的步骤可根据本说明书中描述的时间序列顺序来执行。或者，上述步骤可不以时间序列顺序来执行并且可独立地或并行地来执行(例如对象处理)。

图22图示图21A和21C所示的计算机101的配置的一个示例的框图。

计算机101具有内置式中央处理单元(CPU)142，如图22所示，输入/输出接口145经总线141被连接于CPU 142。当通过用户操作由键盘、鼠标等构成的输入单元147经输入/输出接口145输入指令时，CPU 142执行存储在只读存储器(ROM)143中的程序，其相应于图21A的半导体存储器103。另外一种情况是，CPU 142把存储在硬盘102中的程序、从卫星122或网络131传送到通信单元148中并被安装在硬盘102中的程序、从装载到驱动器149中的软盘111，CD-ROM 112，MO盘113，DVD 114或磁盘115读出并被安装在硬盘102中的程序，下载到随机存取存储器(RAM)144中。然后CPU142执行装载的程序。CPU 142适当地经输入/输出接口145输出处理的结果到由例如液晶显示屏(LCD)构成的显示单元146。

根据第一和第二实施例，在执行嵌入编码处理和解码处理中，图像被分为4×4像素块。但是，构成一个块的像素数目并不限制于此。另外，块的配置并不限制于方形或矩形形状。

尽管在前述的实施例中附加信息被嵌入构成一帧的所有块，它也可被嵌入构成一帧的一些块。在这种情况下，构成没有附加信息的块的像素可被用于在解码嵌有附加信息的块中计算相关性值。

在前述的实施例中，一帧被分为多块，附加信息被嵌入分割的块。但是，在嵌入附加信息中，每个帧可被用作一块而不被分割成多块，或者大量帧可被用作一块。

在第二实施例中，如果像素以多个分量代表，诸如YUV或RGB，可计算所有分量与相同的附加信息之间的异或。或者计算各个分量与附加信息的不同项之间的异或。

在第二实施例中，根据棋盘模式来选择构成块的一些像素，并且附加信息被嵌入选择的像素。但是，可根据不同模式来选择用于嵌入附加信息的一些像素。另外，尽管在第二实施例中选择了构成块的一半像素，并且计算选择像素值与附加信息之间的异或，用于计算异或的像素数目并不局限于构成块的一半像素。但是如上所述，在解码嵌有附加信息的像素时，要求通过利用不带有附加信息的像素来确定相关性值。当像素在时间和空间上彼此远离时像素之间的相关性变小。因此，为执行正确的解码操作，附加信息要被嵌入其中的像素可以以它们在空间和时间上被分散地来放置的方式来选择。

在第二实施例中，选择正常位流像素和反向位流像素从而它们被交替地放置在选择像素的对角线方向上。但是，可根据不同的方式设置正常位流像素和反向位流像素。

在第二实施例中，一些选择像素被确定为正常位流像素而剩余的选择像素被确定为反向位流像素，并且计算各个像素与附加信息之间的异或。但是，所有选择的像素可被确定为正常位流像素或反向位流像素。

尽管在第二实施例中通过计算像素值与附加信息之间的异或而嵌入附加信息，可对像素执行其它逻辑运算。但是，要求通过执行与用于执行嵌入编码操作相同类型的逻辑运算而把计算结果恢复到原始值，这种运算比如是异或。

附加信息的类型不特殊限定。例如，图像、声音、文本、计算机程序或其它类型的数据可被作为附加信息嵌入。存储在图像数据库1中的部分图像可被用作附加信息，并且剩余图像可被提供给帧存储器31。在这种情况下，附加信息可被嵌入要编码的图像，从而执行图像压缩。

Claims (24)

1.一种用于把信息嵌入图像数据中的图像处理装置，包括：

选择装置，用于选择构成图像数据的像素；

改换装置，用于通过根据该信息直接调换选择像素的值的位而把信息嵌入由所述选择装置选择的像素中。

2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述改换装置通过根据信息按循环方式移位选择的像素值的位来把信息嵌入选择的像素。

3.根据权利要求2所述的图像处理装置，其中，所述改换装置在从最低有效位到最高有效位的方向上移位一半选择的像素，并在从最高有效位到最低有效位的方向上移位另一半选择的像素。

4.根据权利要求1所述的图像处理装置，还包括用于把图像数据分割为预定图像块的分割装置，其中，所述选择装置选择构成图像块的像素。

5.根据权利要求1所述的图像处理装置，其中，所述改换装置以图像块为单位通过根据每图像块为单一信息调换选择的像素值的位来把信息嵌入选择的像素。

6.根据权利要求5所述的图像处理装置，其中，所述改换装置根据每图像块的信息在从最低有效位到最高有效位的方向上移位构成各个图像块的一半选择的像素值，并在从最高有效位到最低有效位的方向上移位另一半像素值。

7.一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理装置，包括

选择装置，用于选择构成编码的图像数据的像素；

改换装置，直接调换由所述选择装置选择的像素值的位；

相关性计算装置，计算改换的像素与除所述选择装置选择的像素之外的像素之间的相关性；

确定装置，基于所述相关性计算装置计算的相关性来确定选择的像素值要被改变的比特位数以便最大化相关性，所述比特位数被用于对选择的像素进行解码；及

解码装置，基于所述确定装置确定的比特位数对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码。

8.根据权利要求7的图像处理装置，其中，所述改换装置按循环方式移位选择的像素值的位。

9.根据权利要求8的图像处理装置，其中，所述改换装置在从最低有效位到最高有效位的方向上移位一半选择的像素，并在从最高有效位到最低有效位的方向上移位另一半选择的像素。

10.根据权利要求7的图像处理装置，还包括用于把图像数据分割为预定图像块的分割装置，其中，所述选择装置选择构成图像块的像素。

11.根据权利要求7所述的图像处理装置，其中，所述相关性计算装置计算改换的像素与除相邻或不相邻但位于改换的像素周围的选择像素之外的像素之间的相关性。

12.根据权利要求7所述的图像处理装置，其中，所述相关性计算装置计算改换的像素与除相邻或不相邻但位于改换的像素周围的选择的像素之外的像素之间的相关性，以及改换的像素与解码的像素之间的相关性。

13.根据权利要求10所述的图像处理装置，其中，所述改换装置根据每图像块的单一信息把构成图像块的选择像素值的位直接调换；所述相关性计算装置计算改换的像素与除相邻或不相邻但位于改换的像素周围的选择像素之外的像素之间的相关性；所述确定装置基于相关性确定像素值要被改换的比特位数，所述比特位数被用于解码选择的像素；并且所述解码装置基于由所述确定装置确定的比特位数解码选择的像素并把嵌入选择像素的所述单一信息解码。

14.根据权利要求13所述的图像处理装置，其中，所述改换装置把构成图像块的一半选择的像素在从最低有效位到最高有效位的方向上移位并在从最高有效位到最低有效位的方向上移位另一半选择的像素。

15.一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理装置，包括：

选择装置，用于选择构成编码图像数据的像素；

计算装置，计算所述选择装置选择的像素值与预定的数据之间的异或逻辑；

相关性计算装置，计算所述计算装置计算的像素与除选择的像素之外的像素之间的相关性；

确定装置，基于所述相关性计算装置计算的相关性来确定用于计算与选择的像素进行异或的预定数据，从而最大化相关性，以对选择的像素解码；

解码装置，基于所述确定装置确定的数据对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码。

16.根据权利要求15的图像处理装置，其中，所述计算装置计算一半选择的像素值与代表预定数据的位流之间的异或逻辑，并计算另一半选择的像素值与通过反转代表预定数据的位流的顺序而得到的位流之间的异或逻辑。

17.根据权利要求15的图像处理装置，还包括用于把图像数据分割为预定图像块的分割装置，其中，所述选择装置选择构成图像块的像素。

18.根据权利要求15所述的图像处理装置，其中，所述相关性计算装置计算所述计算装置计算的像素与除相邻或不相邻但位于选择像素周围的选择像素之外的像素之间的相关性。

19.根据权利要求15所述的图像处理装置，其中，所述相关性计算装置计算所述计算装置计算的像素与除相邻或不相邻但位于选择像素周围的选择像素之外的像素之间的相关性，并计算所述计算装置计算的像素与解码的像素之间的相关性。

20.根据权利要求17所述的图像处理装置，其中，所述计算装置计算构成图像块的每一个选择像素与预定数据之间的异或逻辑；所述相关性计算装置计算由所述计算装置计算的像素与除相邻或不相邻但位于选择像素周围的选择像素之外的像素之间的相关性；所述确定装置基于所述相关性计算装置计算的相关性确定用于解码选择像素的预定数据；并且，所述解码装置基于由所述确定装置确定的预定数据解码选择的像素并把嵌入选择像素的单一信息解码。

21.根据权利要求20所述的图像处理装置，其中，所述计算装置计算构成图像块的一半选择像素值与代表预定数据的位流之间的异或逻辑，并计算另一半选择的像素值与通过反转代表预定数据的位流的顺序得到的位流之间的异或逻辑。

22.一种用于把信息嵌入到图像数据中的图像处理方法，包括：

选择步骤，选择构成图像数据的像素；

嵌入步骤，通过根据信息直接调换选择的像素值的位以把信息嵌入在所述选择步骤中选择的像素。

23.一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理方法，包括：

选择步骤，选择构成编码图像数据的像素；

调换步骤，直接调换在所述选择步骤中选择的像素值的位；

相关性计算步骤，计算调换的像素与除选择的像素之外的像素之间的相关性；

确定步骤，基于所述相关性计算步骤中计算的相关性来确定选择的像素值要被改变的比特位数以便最大化相关性，所述比特位数被用于对选择的像素进行解码；以及

解码步骤，基于所述确定步骤确定的比特位数对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码。

24.一种用于把嵌有信息的编码图像数据解码为原始图像数据和信息的图像处理方法，包括：

选择步骤，选择构成编码图像数据的像素；

计算步骤，计算所述选择步骤中选择的像素值与预定的数据之间的异或逻辑；

相关性计算步骤，计算所述计算步骤计算的像素与除选择像素之外的像素之间的相关性；

确定步骤，基于所述相关性计算步骤计算的相关性来确定用于计算与选择像素进行异或的预定数据，从而最大化相关性，以对选择的像素值解码；以及

解码步骤，基于所述确定步骤确定的预定数据对选择的像素解码并对被嵌入选择像素的信息进行解码。

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