一種數(shù)字圖像水印的嵌入方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字圖像水印的嵌入方法，適用于數(shù)字圖像水印技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字圖像水印系統(tǒng)非常接近一個(gè)完整的保密通信系統(tǒng)。水印可以被看作是發(fā)送的信息，圖像是水印的信道和攜帶者。圖像的像素和可能受到的攻擊可以看作是信道噪聲。因此給圖像添加水印可以看成是一個(gè)數(shù)據(jù)通信問(wèn)題。信息編碼和水印生成器可以看成是信源處理，水印嵌入可以看成是調(diào)制，水印提取可以看成是解調(diào)制，最后的檢測(cè)和信息譯碼可以看成是接收后的處理操作。只有具有授權(quán)的人或設(shè)備才可以使用檢測(cè)器從加過(guò)水印的圖像中提取水印信息。
[0003]完善的數(shù)字圖像水印應(yīng)滿足三個(gè)主要的條件:具有較強(qiáng)的抗噪性、抗攻擊性和能攜帶必要數(shù)量的比特信息。這三個(gè)條件內(nèi)在是相互矛盾和沖突的，存在無(wú)法兼顧的問(wèn)題。如果增大水印嵌入強(qiáng)度固然會(huì)提高水印的抗噪性能和抗攻擊性能，但是卻會(huì)降低隱匿性和宿主圖像質(zhì)量；而增加水印信道容量，埋藏過(guò)多比特的水印信息，則容易使水印更容易受到退化或攻擊的影響，降低了水印的魯棒性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種數(shù)字水印的嵌入方法。
[0005]技術(shù)方案:一種數(shù)字圖像水印的嵌入方法，所述方法包括如下步驟:
(1)將二值圖像進(jìn)行LDPC編碼，并將生成的碼字進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制；
(2)將二值圖像作為水印嵌入256級(jí)灰度宿主圖像之中；
(3)在二值圖像中選取固定的blockDCT域的“中頻”區(qū)域；
(4)在二值圖像的Z字掃描圖案中忽略少量的系數(shù)；
(5)將步驟(3)中的少量系數(shù)添加在緊跟的每個(gè)8x8DCT塊的中頻系數(shù)上；
(6)采用加法規(guī)則，在每個(gè)塊的DCT中頻系數(shù)上嵌入水印比特。
[0006]由于添加水印過(guò)程可等效于一個(gè)數(shù)字通信系統(tǒng)，因此我們考慮采用控制水印嵌入信息大小和強(qiáng)度強(qiáng)弱的防范提高數(shù)字圖像的魯棒性。本發(fā)明正是基于此思想從水印嵌入方法的角度，提出了一種選取二值圖像作為水印嵌入宿主圖像的方法。二值圖像水印數(shù)據(jù)量小，具有明確視覺(jué)表達(dá)，嵌入后即使受過(guò)強(qiáng)烈的干擾或攻擊，一旦得到恢復(fù)，仍然能夠視覺(jué)辨識(shí)，比傳統(tǒng)的字串水印具有更好的魯棒性。
[0007]有益效果:本發(fā)明提供的數(shù)字圖像水印的嵌入方法，在不影響數(shù)字圖像隱匿性和宿主圖像質(zhì)量的前提下，通過(guò)選取二值圖像作為水印嵌入宿主圖像，提高了數(shù)字圖像的魯棒性，并且嵌入過(guò)程中密鑰的使用增加了數(shù)字圖像的安全性。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明數(shù)字圖像水印的嵌入方法中添加水印區(qū)域的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0010]假設(shè)宿主圖像和水印圖像分別為I ( i，j )，(0彡i彡Ml，0彡j彡N1 )
，W ( i，j ) ( 0 彡 i <M2，0 彡 j 彡 N2)，設(shè)定 DCT 的 Block size 為 8X8，則要求嵌入的二值圖像水印的大小M2 X N2彡ch，其中ch = Ml X N1 / Block size，為最大嵌入比特?cái)?shù)。圖像水印嵌入前先進(jìn)行LDPC編碼，將生成的碼字進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制。擴(kuò)頻調(diào)制中生成偽隨機(jī)序列使用的密匙采用圖像密匙，具有更強(qiáng)的保密性。我們利用圖像密匙K生成兩組服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的N (0，1)的大小為(1，M )的偽隨機(jī)序列1 S，0 S，接著通過(guò)循環(huán)查找確認(rèn)出兩個(gè)偽隨機(jī)序列1 S，0 S高度不相關(guān)，Μ為中頻系數(shù)的個(gè)數(shù)。LDPC編碼后生成的碼字為一維序列(1，η)，記為Wr。當(dāng)Wr值為1時(shí)，則取隨機(jī)序列1 S調(diào)制；當(dāng)Wr值為0時(shí)，則取隨機(jī)序列0 S調(diào)制。
[0011]HVS模型不僅被多媒體數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)所利用，同樣可以供數(shù)字水印系統(tǒng)所利用。變換域圖像的大部分能量集中在低頻部分，但人眼對(duì)低頻分量最為敏感，修改這部分頻譜分量引起的失真容易被察覺(jué)，不滿足“不可感知性”的要求；人眼對(duì)高頻區(qū)域不敏感，但各種圖像處理操作對(duì)圖像的高頻分量破壞很大，不滿足“魯棒性”的要求。我們的作法是在一個(gè)選定的8x8 blockDCT域的“中頻”區(qū)域。block DCT添加水印通常的方法是在Z字掃描圖案中忽略少量的系數(shù)，如6個(gè)，然后添加在緊跟的每個(gè)8x8DCT塊的中頻系數(shù)上。選擇這些系數(shù)的原因，是感知透明度和可靠性之間平衡的結(jié)果。附圖1修改后的DCT系數(shù)散布于整個(gè)圖像，如附圖1右側(cè)所示。黑色區(qū)域是標(biāo)注的將要添加DCT系數(shù)的區(qū)域。在每個(gè)塊中有16個(gè)系數(shù)被添加水印，用黑色圖案顯示。標(biāo)識(shí)出我們?cè)诿總€(gè)塊中選擇嵌入水印的16個(gè)中頻系數(shù)。附圖1中左上系數(shù)對(duì)應(yīng)于低頻分量，水印嵌入算法為加法規(guī)則，在每個(gè)塊的DCT中頻系數(shù)上嵌入水印比特。Iw (X，y) = I (x, y) + k *ff(x, y)k為嵌入強(qiáng)度因子，控制水印的嵌入強(qiáng)度。I (X，y)為DCT中頻系數(shù)，W(x，y)為由key生成的偽隨機(jī)序列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種數(shù)字圖像嵌入水印的方法，其特征在于所述方法包括如下步驟: (1)將二值圖像進(jìn)行LDPC編碼，并將生成的碼字進(jìn)行擴(kuò)頻調(diào)制； (2)將二值圖像作為水印嵌入256級(jí)灰度宿主圖像之中； (3)在二值圖像中選取固定的blockDCT域的“中頻”區(qū)域； (4)在二值圖像的Z字掃描圖案中忽略少量的系數(shù)； (5)將步驟(3)中的少量系數(shù)添加在緊跟的每個(gè)8x8DCT塊的中頻系數(shù)上； (6)采用加法規(guī)則，在每個(gè)塊的DCT中頻系數(shù)上嵌入水印比特。2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像嵌入水印的方法，其特征在于:所述擴(kuò)頻調(diào)制中生成偽隨機(jī)序列使用的密匙采用圖像密匙，具有更強(qiáng)的保密性。3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖像嵌入水印的方法，其特征在于:所述blockDCT域的“中頻”區(qū)域?yàn)?X8的區(qū)域。4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字圖像攜帶水印信息的的方法，其特征在于:所述忽略少量系數(shù)為6。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字圖像水印的嵌入方法，所述方法為選取二值圖像作為水印嵌入256級(jí)灰度宿主圖像之中，同時(shí)在二值圖像中選定8×8的blockDCT域的“中頻”區(qū)域，采用加法規(guī)則在每個(gè)塊的DCT中頻系數(shù)上嵌入水印比特，因?yàn)槎祱D像水印數(shù)據(jù)量小，具有明確視覺(jué)表達(dá)，嵌入后即使受過(guò)強(qiáng)烈的干擾或攻擊，一旦得到恢復(fù)，仍然能夠視覺(jué)辨識(shí)，比傳統(tǒng)的字串水印具有更好的魯棒性。
【IPC分類】G06T1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105303507
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410297065
【發(fā)明人】艾順剛, 田傳武, 盛弘
【申請(qǐng)人】江蘇睿泰數(shù)字產(chǎn)業(yè)園有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2014年6月28日