專利名稱：基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像數(shù)據(jù)版權(quán)保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種針對基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展與普及，以及多媒體數(shù)據(jù)存儲和傳輸技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)字產(chǎn)品的傳輸和共享變得非常容易，也得數(shù)字產(chǎn)品的非法復(fù)制變得非常容易，隨之帶來了一系列有關(guān)版權(quán)的問題。為了保護(hù)版權(quán)所有者的利益，迫切需要找到一種有效的方法來保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品的知識產(chǎn)權(quán)。數(shù)字水印技術(shù)正是從90年代以來這樣的背景下出現(xiàn)并蓬勃發(fā)展的。自從1993年Caronni首次提出的“數(shù)字水印”概念之后，數(shù)字水印技術(shù)已經(jīng)成為版權(quán)保護(hù)技術(shù)的研究熱點。它可以將版權(quán)信息加入到靜態(tài)圖像、視頻音頻數(shù)據(jù)中，并對非法用戶的攻擊具有魯棒性，就是說非法用戶不破壞數(shù)字產(chǎn)品的質(zhì)量是不能提取或取出數(shù)字水印的而合法用戶可以檢測水印信息來證明版權(quán)的有效性，并且不會破壞水印信息。所以數(shù)字水印在保護(hù)多媒體數(shù)據(jù)版權(quán)方面具有加密技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于根據(jù)一維條碼的自我糾錯和自我定位性能，設(shè)計了二組相互交叉、相互印證的虛擬一維條碼技術(shù)方案，提出了基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法，實現(xiàn)了水印的自我定位、自我糾錯和全圖像覆蓋，解決現(xiàn)有圖像水印定位以及魯棒性的問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是

一種基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法，包括以下步驟( I)、設(shè)計一個具有正交特性的虛擬一維條碼；(1.1)、對版權(quán)信息用公鑰加密算法進(jìn)行加密處理；(1. 2)、根據(jù)加密的版權(quán)信息生成一維條碼的二值圖像；(1. 3)、把一維條碼圖像擴展到具有與需要加入η級小波圖像同樣大小圖像；(1. 4)、對擴展后的一維條碼二值圖像進(jìn)行90°C旋轉(zhuǎn)；(1. 5)、把兩組虛擬一維條碼圖像進(jìn)行疊加，生成一個具有正交特性的虛擬一維條
碼二值圖像；(2)、虛擬一維條碼圖像水印的嵌入虛擬一維條碼圖像水印的嵌入方法是把版權(quán)信息經(jīng)加密處理后，生成一維條碼，充分利用條碼的自我定位與自我糾錯性能，提高版權(quán)信息在圖像載體上的魯棒性。其具體的實施步驟如下(2.1)、輸入原始圖像數(shù)據(jù)；(2. 2)、對原始圖像進(jìn)行η級小波變換，得到HHn、LHn, LHn, LLn,根據(jù)圖像的大小，η取值范圍一般選擇(2〈n〈6)。(2. 3)、在LLn選擇子圖范圍小于水印信息圖像的子圖作為嵌入水印信息圖像的載體；(2. 4)、水印的嵌入公式是f ^(1+Qffi),式中，α的大小決定了水印信號修改圖像頻率的強度。(2. 5)、利用上一步中的水印嵌入公式，對1^ 子圖嵌入(I)設(shè)計并生成的虛擬一維條碼二值圖像水印信息。(2. 6)、對嵌入水印信息的圖像載體進(jìn)行小波反變換得到嵌有水印信息的圖像。(3)、虛擬一維條碼圖像水印的檢測與提取虛擬一維條碼圖像水印的檢測與提取方法是嵌入方法的逆過程，只是由于存在故意的水印攻擊與非故意的水印攻擊，檢測與提取需要有一些補償性處理，以便正確提取一維條碼圖像，其具體過程如下(3.1)、輸入需要進(jìn)行水印檢測的圖像數(shù)據(jù)；(3. 2)、對原始圖像進(jìn)行η級小波變換，得到HHn、LHn, LHn, LLn,根據(jù)圖像的大小，η取值范圍一般選擇(2〈η〈6)。(3. 3)、在LLn選擇子圖范圍小于水印信息圖像的子圖作為嵌入水印信息圖像的載體；(3. 4)、虛 擬一維條碼圖像的提取公式是:1=( C' 土 -Ci)/(a Ci),式中，a Ci是自適應(yīng)的虛擬一維條碼圖像頻率強度比。(3. 5)、對虛擬一維條碼水印信息圖像進(jìn)行正交分離處理，同時對兩幅一維條碼圖像進(jìn)行重疊比較，以重組被攻擊破壞的一維條碼(圖3)。(3. 6)、對重組后的一維條碼(圖2)使用相應(yīng)的條碼識別軟件進(jìn)行條碼識別處理，獲取加密的水印原始信息。(3. 7)、依據(jù)用戶提供的密鑰進(jìn)行解密處理，確認(rèn)圖像的版權(quán)所有者。本發(fā)明的有益效果為根據(jù)一維條碼的自我糾錯和自我定位性能，設(shè)計了二組相互交叉、相互印證的虛擬一維條碼技術(shù)方案，提出了基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法，實現(xiàn)了水位的自我定位、自我糾錯和全圖像覆蓋，解決了現(xiàn)有圖像水印定位以及魯棒性的問題。本發(fā)明所采用的方法實現(xiàn)簡單有效，具有很好的抗幾何攻擊性能。能夠為電子圖像數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、傳播與應(yīng)用提供有效的版權(quán)保護(hù)。


圖1為基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法的系統(tǒng)框架。圖2為版權(quán)信息經(jīng)加密處理后的一維條碼像。圖3為具有版權(quán)信息的條碼圖像通過橫向重疊，縱向拉伸，擴展到適合η級小波圖像同樣大小的水印信息圖像。圖4為圖3的相互正交重疊后的版權(quán)水印信息圖像。圖5為實驗用水印載體圖像。圖6為加入一維條碼水印信息后的圖像。
圖7經(jīng)水印攻擊處理后提取的版權(quán)水印信息圖像。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照圖f圖6，一種基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法，包括以下步驟其中圖1是基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法的處理流程圖。(I)圖2 -4設(shè)計具有正交特性的虛擬一維條碼水印信息圖像；(1.1)、對版權(quán)信息用公鑰加密算法進(jìn)行加密處理；(1. 2)、根據(jù)加密的版權(quán)信息生成一維條碼的二值圖像(圖2)；(1. 3)、把一維條碼圖像擴展到具有與需要加入η級小波圖像同樣大小圖像(圖3)；(1. 4)、對擴展后的一維條碼二值圖像進(jìn)行90°C旋轉(zhuǎn)；(1. 5)、把兩組虛擬一維條碼圖像進(jìn)行疊加，生成一個具有正交特性的虛擬一維條碼二值圖像(圖4)；(2)圖5-圖6是說明在η級小波圖像的低頻部分利用加權(quán)法嵌入水印信息圖像的過程，采用的具體方法與步驟如下

(2.1)、輸入原始圖像數(shù)據(jù)(圖5);(2. 2)、對原始圖像進(jìn)行η級小波變換，得到HHn、LHn, LHn, LLn,根據(jù)圖像的大小，η取值范圍一般選擇(2〈η〈6)。(2. 3)、在LLn選擇子圖范圍小于水印信息圖像的子圖作為嵌入水印信息圖像的載體；(2. 4)、水印的嵌入公式是f ^(1+Qffi),式中，α的大小決定了水印信號修改圖像頻率的強度。(2. 5)、利用上一步中的水印嵌入公式，對1^ 子圖嵌入(I)設(shè)計并生成的虛擬一維條碼二值圖像水印信息。(2. 6)、對嵌入水印信息的圖像載體進(jìn)行小波反變換得到嵌有水印信息的圖像(圖6)。(3)、虛擬一維條碼圖像水印的檢測與提取方法虛擬一維條碼圖像水印的檢測與提取方法是嵌入方法的逆過程，只是由于存在故意的水印攻擊與非故意的水印攻擊，檢測與提取需要有一些補償性處理，以便正確提取一維條碼圖像，其具體過程如下(3.1)、輸入需要進(jìn)行水印檢測的圖像數(shù)據(jù)(圖6)；(3. 2)、對原始圖像進(jìn)行η級小波變換，得到HHn、LHn, LHn, LLn,根據(jù)圖像的大小，η取值范圍一般選擇(2〈η〈6)。(3. 3)、在LLn選擇子圖范圍小于水印信息圖像的子圖作為嵌入水印信息圖像的載體；(3. 4)、虛擬一維條碼圖像的提取公式是％=( C' , -Ci)/(a Ci),式中，a Ci是自適應(yīng)的虛擬一維條碼圖像頻率強度比。
(3. 5)、對虛擬一維條碼水印信息圖像進(jìn)行正交分離處理，同時對兩幅一維條碼圖像進(jìn)行重疊比較，以重組被攻擊破壞的一維條碼(圖3)。(3. 6)、對重組后的一維條碼(圖2)使用相應(yīng)的條碼識別軟件進(jìn)行條碼識別處理，獲取加密的水印原始信息。(3. 7)、依據(jù)用戶提供的密鑰進(jìn)行解密處理，確認(rèn)圖像的版權(quán)所有者。
權(quán)利要求
1.一種基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法，包括以下步驟(1)、設(shè)計一個具有正交特性的虛擬一維條碼；(1.1)、對版權(quán)信息用公鑰加密算法進(jìn)行加密處理；(1. 2)、根據(jù)加密的版權(quán)信息生成一維條碼的二值圖像；(1. 3)、把一維條碼圖像擴展到具有與需要加入η級小波圖像同樣大小圖像；(1. 4)、對擴展后的一維條碼二值圖像進(jìn)行90°C旋轉(zhuǎn)；(1. 5)、把兩組虛擬一維條碼圖像進(jìn)行疊加，生成一個具有正交特性的虛擬一維條碼二值圖像；(2)、虛擬一維條碼圖像水印的嵌入方法虛擬一維條碼圖像水印的嵌入方法是把版權(quán)信息經(jīng)加密處理后，生成一維條碼，充分利用條碼的自我定位與自我糾錯性能，提高版權(quán)信息在圖像載體上的魯棒性。其具體的實施步驟如下(2.1)、輸入原始圖像數(shù)據(jù)；(2. 2)、對原始圖像進(jìn)行η級小波變換，得到HHn、HLn, LHn, LLn，根據(jù)圖像的大小，η取值范圍一般選擇(2〈η〈6)。(2. 3)、在LLn選擇子圖范圍小于水印信息圖像的子圖作為嵌入水印信息圖像的載體； (2. 4)、水印的嵌入公式是C' ^Ci (1+Qffi),式中，α的大小決定了水印信號修改圖像頻率的強度。(2. 5)、利用上一步中的水印嵌入公式，對1^ 子圖嵌入(I)設(shè)計并生成的虛擬一維條碼二值圖像水印信息。(2. 6)、對嵌入水印信息的圖像載體進(jìn)行小波反變換得到嵌有水印信息的圖像。(3)、虛擬一維條碼圖像水印的檢測與提取方法虛擬一維條碼圖像水印的檢測與提取方法是嵌入方法的逆過程，只是由于存在故意的水印攻擊與非故意的水印攻擊，檢測與提取需要有一些補償性處理，以便正確提取一維條碼圖像，其具體過程如下(3.1)、輸入需要進(jìn)行水印檢測的圖像數(shù)據(jù)；(3. 2)、對原始圖像進(jìn)行η級小波變換，得到HHn、HLn, LHn, LLn,根據(jù)圖像的大小，η取值范圍一般選擇(2〈η〈6)。(3. 3)、在LLn選擇子圖范圍小于水印信息圖像的子圖作為嵌入水印信息圖像的載體； (3. 4)、虛擬一維條碼圖像的提取公式是Wi=( C' -0,)/( QCi),式中，^(；是自適應(yīng)的虛擬一維條碼圖像頻率強度比。(3. 5)、對虛擬一維條碼水印信息圖像進(jìn)行正交分離處理，同時對兩幅一維條碼圖像進(jìn)行重疊比較，以重組被攻擊破壞的一維條碼(圖3)。(3. 6)、對重組后的一維條碼(圖2)使用相應(yīng)的條碼識別軟件進(jìn)行條碼識別處理，獲取加密的水印原始信息。(3. 7)、依據(jù)用戶提供的密鑰進(jìn)行解密處理，確認(rèn)圖像的版權(quán)所有者。
全文摘要
基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法，包括設(shè)計一個具有正交特性的虛擬一維條碼、虛擬一維條碼圖像水印的嵌入、虛擬一維條碼圖像水印的檢測與提取的步驟。根據(jù)一維條碼的自我糾錯和自我定位性能，設(shè)計了二組相互交叉、相互印證的虛擬一維條碼技術(shù)方案，提出了基于虛擬一維條碼的圖像水印嵌入與檢測方法，實現(xiàn)了水印的自我定位、自我糾錯和全圖像覆蓋，解決現(xiàn)有圖像水印定位以及魯棒性的問題。
文檔編號G06T1/00GK103049882SQ201210564209
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月22日
發(fā)明者朱文忠, 楊曦, 葉陽, 張旭東, 葉露涵, 朱龍澤, 任易, 李巖 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)