一種水印的嵌入、檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種水印的嵌入、檢測的方法及裝置，水印的嵌入方法包括：步驟1：獲取大小為M0×N0的原始圖像、長度為M0的第一混沌序列以及長度為N0的第二混沌序列；步驟2：根據(jù)所述第一混沌序列和所述第二混沌序列，得到長度為M0×N0的混沌水印序列；步驟3：對(duì)所述原始圖像進(jìn)行分塊，得到圖像子塊，并對(duì)所述圖像子塊進(jìn)行離散余弦DCT變換，將所述長度為M0×N0的混沌水印序列嵌入頻率系數(shù)小于第一閾值的圖像子塊中，得到水印圖像；步驟4：將所述水印圖像與原始圖像用一噪聲敏感度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，得到最終的目標(biāo)圖像。采用本發(fā)明的方法及裝置，水印嵌入圖像中具有強(qiáng)魯棒性，并且隱藏程度高，解密困難。
【專利說明】-種水印的嵌入、檢測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像加密領(lǐng)域，特別是提供一種水印的嵌入、檢測方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 所謂數(shù)字圖像水印是向圖像中添加某些數(shù)字信息以達(dá)到文件真?zhèn)舞b別、版權(quán)保護(hù) 等功能。嵌入的水印信息隱藏于宿主文件中，不影響原始文件的可觀性和完整性。
[0003] 數(shù)字水印可以是作者的序列號(hào)、公司標(biāo)志、有意義的文本等等。與水印相近或 關(guān)系密切的概念有很多，從目前出現(xiàn)的文獻(xiàn)中看，已經(jīng)有諸如信息隱藏（Information Hiding)、信息偽裝（Steganography)、數(shù)字水印（Digital Watermarking)和數(shù)字指紋 (Fingerprinting)等概念。
[0004] 一般地，數(shù)字水印應(yīng)有如下的幾個(gè)基本特征：
[0005] (1)可證明性：水印應(yīng)能為受到版權(quán)保護(hù)的信息產(chǎn)品的歸屬提供完全和可靠的證 據(jù)。水印算法識(shí)別被嵌入到保護(hù)對(duì)象中的所有者的有關(guān)信息(如注冊(cè)的用戶號(hào)碼、產(chǎn)品標(biāo)志 或有意義的文字等）并能在需要的時(shí)候?qū)⑵涮崛〕鰜?。水印可以用來判別對(duì)象是否受到保 護(hù)，并能夠監(jiān)視被保護(hù)數(shù)據(jù)的傳播、真?zhèn)舞b別以及非法拷貝控制等。這實(shí)際上是發(fā)展水印技 術(shù)的基本動(dòng)力，雖然從目前的文獻(xiàn)來看，對(duì)其研究相對(duì)少一些。就目前已經(jīng)出現(xiàn)的很多算法 而言，攻擊者完全可以破壞掉圖像中的水印，或復(fù)制出一個(gè)理論上存在的"原始圖像"，這導(dǎo) 致文件所有者不能令人信服地提供版權(quán)歸屬的有效證據(jù)。因此一個(gè)好的水印算法應(yīng)該能夠 提供完全沒有爭議的版權(quán)證明，在這方面還需要做很多工作。
[0006] (2)不可感知性：不可感知包含兩方面的意思，一個(gè)指視覺上的不可見性，即因嵌 入水印導(dǎo)致圖像的變化對(duì)觀察者的視覺系統(tǒng)來講應(yīng)該是不可察覺的，最理想的情況是水印 圖像與原始圖像在視覺上一模一樣，這是絕大多數(shù)水印算法所應(yīng)達(dá)到的要求；另一方面水 印用統(tǒng)計(jì)方法也是不能恢復(fù)的，如對(duì)大量同樣的水印處理過的信息產(chǎn)品，使用不對(duì)的統(tǒng)計(jì) 方法也無法提取水印或確定水印的存在。
[0007] (3)魯棒性：魯棒性問題對(duì)水印而言極為重要。魯棒性是一個(gè)技術(shù)術(shù)語，簡單而 言，就是指一個(gè)數(shù)字水印應(yīng)該能夠承受大量的、不同的物理和幾何失真，包括有意的（如惡 意攻擊）或無意的(如圖像壓縮、掃描與復(fù)印、噪聲污染、尺寸變化等等)。在經(jīng)過這些操作 后，魯棒的水印算法應(yīng)仍能從水印圖像中提取出嵌入的水印或證明水印的存在。如果不掌 握水印的所有有關(guān)知識(shí)，數(shù)據(jù)產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)標(biāo)志應(yīng)該很難被偽造。若攻擊者試圖刪除水 印則將導(dǎo)致多媒體產(chǎn)品的徹底破壞。假設(shè)一個(gè)讀者在網(wǎng)上下載了數(shù)字圖書館發(fā)布的作品， 打印出來并非法大量散發(fā)以牟取利益，那么包含水印的作品應(yīng)具備在有物理失真的情況 下，依然可以提供足夠的版權(quán)證據(jù)。
[0008] 但是，一旦水印被他人進(jìn)行解密，數(shù)字媒體內(nèi)容便可以隨意的被拷貝、傳播，這就 是數(shù)字媒體內(nèi)容的超分布問題，它給媒體內(nèi)容制造商造成了巨大損失，從而制約著數(shù)字多 媒體應(yīng)用的進(jìn)行，因此如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)施有效的版權(quán)保護(hù)和信息安全手段成為一個(gè)迫 在眉睫的現(xiàn)實(shí)問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種水印的嵌入、檢測方法及裝置。能夠防止被 人用肉眼識(shí)別出來，并難以被破譯，還具有很高的魯棒性。
[0010] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種水印的嵌入方法，包括：
[0011] 步驟1 :獲取大小為的原始圖像、長度為凡的第一混沌序列以及長度為N。 的第二混沌序列；
[0012] 步驟2 :根據(jù)所述第一混沌序列和所述第二混沌序列，得到長度為凡X隊(duì)的混沌水 印序列；
[0013] 步驟3 :對(duì)所述原始圖像進(jìn)行分塊，得到圖像子塊，并對(duì)所述圖像子塊進(jìn)行離散余 弦DCT變換，將所述長度為的混沌水印序列嵌入頻率系數(shù)小于第一閾值的圖像子塊 中，得到水印圖像；
[0014] 步驟4:將所述水印圖像與原始圖像用一噪聲敏感度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，得到最終的 目標(biāo)圖像。
[0015] 其中，步驟2包括：
[0016] 對(duì)所述第一混沌序列和所述第二混沌序列二值化，并進(jìn)行異或，形成長度為^XN。 的混沌水印序列。
[0017] 其中，步驟3包括：
[0018] 從原始圖像選取部分圖像I，其大小為MXN，將所述部分圖像I分割為互不覆蓋的 圖像子塊；
[0019] 分別對(duì)每個(gè)圖像子模塊進(jìn)行DCT變換，得到DCT變換后的矩陣IDCT，其大小為 MXN ；
[0020] 從所述長度為凡X隊(duì)的混沌水印序列中截取大小為MXN的矩陣，將所述矩陣按照 一預(yù)設(shè)公式嵌入到頻率系數(shù)小于所述第一閾值的圖像子塊中，得到一個(gè)新矩陣I DCT'，然后 對(duì)所述矩陣IDC/進(jìn)行逆DCT變換，得到圖像Γ ;
[0021] 用Γ中的像素值替換原始圖像中相應(yīng)位置的像素值得到所述水印圖像。
[0022] 其中，所述預(yù)設(shè)公式為：
[0023] IDC/ (i, j)=IDCT(i, j) + a (i, j) X |lDCT(i, j) | XS(Yi, j)
[0024] 其中，i=l，2，"·，Μ，代表橫坐標(biāo)；j=l，2，"·，Ν，代表縱坐標(biāo)；a為水印嵌入強(qiáng)度； IDC/ (i，j )為新矩陣IDCT'在位置（i，j )處的數(shù)值；IDCT (i，j )為DCT變換后的矩陣IDCT 在位置（i，j)處的數(shù)值；SY (i，j)為從混沌水印序列中截取大小為MXN的矩陣在位置（i， j)處的數(shù)值。
[0025] 其中，步驟4包括：
[0026] 根據(jù)公式 W*(i，j)=W(i，j)(l_Mi，j)) + Mi，j)W' (i，j)，對(duì)所述水印圖像與原 始圖像用一噪聲敏感度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，得到最終的目標(biāo)圖像；其中，w(i，j)為原始圖像在 位置（i，j)處的像素值，W' (i，j)為所述水印圖像處的像素值，W#(i，j)為最終圖像的像 素值；β (i，j)為噪聲敏感度系數(shù)，公式為：
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種水印的嵌入方法，其特征在于，包括： 步驟1:獲取大小為的原始圖像、長度為凡的第一混沌序列以及長度為隊(duì)的第 二混沌序列； 步驟2 :根據(jù)所述第一混沌序列和所述第二混沌序列，得到長度為凡X隊(duì)的混沌水印序 列； 步驟3:對(duì)所述原始圖像進(jìn)行分塊，得到圖像子塊，并對(duì)所述圖像子塊進(jìn)行離散余弦 DCT變換，將所述長度為的混沌水印序列嵌入頻率系數(shù)小于第一閾值的圖像子塊中， 得到水印圖像； 步驟4 :將所述水印圖像與原始圖像用一噪聲敏感度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，得到最終的目標(biāo) 圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印的嵌入方法，其特征在于，步驟2包括： 對(duì)所述第一混沌序列和所述第二混沌序列二值化，并進(jìn)行異或，形成長度為的 混沌水印序列。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水印的嵌入方法，其特征在于，步驟3包括： 從原始圖像選取部分圖像I，其大小為MXN，將所述部分圖像I分割為互不覆蓋的圖像 子塊； 分別對(duì)每個(gè)圖像子模塊進(jìn)行DCT變換，得到DCT變換后的矩陣IDCT，其大小為MXN ; 從所述長度為的混沌水印序列中截取大小為MXN的矩陣，將所述矩陣按照一預(yù) 設(shè)公式嵌入到頻率系數(shù)小于所述第一閾值的圖像子塊中，得到一個(gè)新矩陣IDCT'，然后對(duì)所 述矩陣I DC/進(jìn)行逆DCT變換，得到圖像Γ ; 用Γ中的像素值替換原始圖像中相應(yīng)位置的像素值得到所述水印圖像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水印的嵌入方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)公式為： Idct/ (i, j)=IDcT(i，J') + a (i, J') X I ΙΒ〇τ(?，J') I XSY(i, j) 其中，i=l，2, "·，Μ，代表橫坐標(biāo)；j=l，2, "·，Ν，代表縱坐標(biāo)；α為水印嵌入強(qiáng)度；IDCT' (i，j)為新矩陣IDCT'在位置（i，j)處的數(shù)值；Idct (i，j)為DCT變換后的矩陣IDCT在位置 (i，j)處的數(shù)值；SY (i，j)為從混沌水印序列中截取大小為MXN的矩陣在位置（i，j)處 的數(shù)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的水印的嵌入方法，其特征在于，步驟4包括： 根據(jù)公式礦(i，j)=W(i，jMl-β (i，j)) + P (i，j)W' (i，j)，對(duì)所述水印圖像與原始圖 像用一噪敏感度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，得到最終的目標(biāo)圖像；其中，W(i，j)為原始圖像在位置 (i，j)處的像素值，W' (i，j)為所述水印圖像處的像素值，W#(i，j)為最終圖像的像素值； β (i，j)為噪聲敏感度系數(shù)，公式為：
其中，Ku是以點(diǎn)（i，j)為中心的正方形點(diǎn)集，k，1為屬于這個(gè)點(diǎn)集內(nèi)的點(diǎn)，m(i，j)是 Ku中各個(gè)像素的平均灰度值；η為I，」的大小；r為校正系數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印的嵌入方法，其特征在于，所述第一混沌序列由陳氏混 沌系統(tǒng)的任一維度產(chǎn)生，所述第二混沌序列由Logistic混沌映射產(chǎn)生。
7. -種水印的檢測方法，其特征在于，包括： 步驟A，對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行分塊，得到圖像子塊，并對(duì)所述圖像子塊進(jìn)行DCT變換；提取頻 率系數(shù)小于預(yù)設(shè)閾值的圖像子塊中的頻率系數(shù)，根據(jù)所述頻率系數(shù)生成第一向量； 步驟B，根據(jù)已有的混沌水印序列生成一第二向量；其中，所述第二向量與所述第一向 量方向一致；所述已有的混沌水印序列長度為，是根據(jù)長度為凡的第一混沌序列和 長度為隊(duì)的第二混沌序列得到； 步驟C，判所述第一向量與所述第二向量是否存在關(guān)聯(lián)性，若存在則所述目標(biāo)圖像含有 水??；若不存在，則所述目標(biāo)圖像沒有水印。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水印的檢測方法，其特征在于，步驟C包括： 計(jì)算所述第一向量與所述第二向量相關(guān)系數(shù)z ;
其中，yi是所述第二向量，w'為所述第一向量； 若z大于第二閾值，則所述第一向量與所述第二向量存在關(guān)聯(lián)性；若Z小于第二閾值， 則所述第一向量與所述第二向量不存在關(guān)聯(lián)性。
9. 一種水印的嵌入裝置，其特征在于，包括： 獲取模塊：用于獲取大小為的原始圖像、長度為％的第一混沌序列以及長度為 N。的第二混沌序列； 水印生成模塊，用于根據(jù)所述第一混沌序列和所述第二混沌序列，得到長度為 的混沌水印序列； 水印嵌入模塊，用于對(duì)所述原始圖像進(jìn)行分塊，得到圖像子塊，并對(duì)所述圖像子塊進(jìn)行 離散余弦DCT變換，將所述長度為的混沌水印序列嵌入頻率系數(shù)小于第一閾值的圖 像子塊中，得到水印圖像； 掩蓋處理模塊，用于將所述水印圖像與原始圖像用一噪聲敏感度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，得到 最終的目標(biāo)圖像。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的水印的嵌入裝置，其特征在于，所述水印生成模塊具體用 于： 對(duì)所述第一混沌序列和所述第二混沌序列二值化，并進(jìn)行異或，形成長度為的 混沌水印序列。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的水印的嵌入裝置，其特征在于，所述水印嵌入模塊具體用 于： 從原始圖像選取部分圖像I，其大小為MXN，將所述圖像I分割為互不覆蓋的圖像子 塊； 分別對(duì)每個(gè)圖像子模塊進(jìn)行DCT變換，并保持原始圖像中的位置不變，得到DCT變換后 的矩陣IDCT，其大小為MXN; 從所述長度為的混沌水印序列中截取大小為MXN的矩陣，將所述矩陣按照一預(yù) 設(shè)公式嵌入到頻率系數(shù)小于所述第一閾值的圖像子塊中，得到一個(gè)新矩陣IDCT'，然后對(duì)所 述矩陣I DC/進(jìn)行逆DCT變換，得到圖像Γ ; 用Γ中的像素值替換原始圖像中相應(yīng)位置的像素值得到所述水印圖像。
12. -種水印的檢測裝置，其特征在于，包括： 第一向量模塊，用于對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行分塊，得到圖像子塊，并對(duì)所述圖像子塊進(jìn)行DCT 變換，提取頻率系數(shù)小于第一閾值的圖像子塊中的頻率系數(shù)，根據(jù)所述頻率系數(shù)生成第一 向量； 第二向量模塊，用于根據(jù)已有的混沌水印序列生成一第二向量；其中，所述第二向量與 所述第一向量方向一致；所述已有的混沌水印序列長度為，是根據(jù)長度為凡的第一 混沌序列和長度為隊(duì)的第二混沌序列得到；關(guān)聯(lián)判斷模塊，用于判所述第一向量與所述第 二向量是否存在關(guān)聯(lián)性，若存在， 則所述目標(biāo)圖像含有水??；若不存在，則所述目標(biāo)圖像沒有水印。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK104063834SQ201310093840
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】嚴(yán)登華, 魯帆, 楊貴羽, 肖偉華, 吳迪, 張鵬 申請(qǐng)人:中國水利水電科學(xué)研究院