[發明專利]一種數字水印嵌入與提取的方法及裝置

無效

• 申請號: 200610089066.8
• 申請日: 2006-08-01
• 公開（公告）號: CN101119429A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 亓文法;熊懷欣;李曉龍;楊斌;王立東
• 申請（專利權）人: 北京北大方正電子有限公司;北京大學
• 主分類號: H04N1/32
• 分類號: H04N1/32;G06T1/00
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司
• 代理人: 李欣

技術領域

本發明涉及一種數字水印嵌入與提取的方法及裝置，特別涉及一種在黑白二值文本圖像中數字水印嵌入與提取的方法及裝置。

背景技術

隨著計算機網絡和多媒體系統的快速發展，數字媒體(數字音頻、數字圖像、數字視頻)被廣泛應用，數字媒體的版權保護和完整性保護也成為一個亟待解決的問題。而其中的文本文檔不僅以數字格式存在電腦中，它還能通過打印、掃描、復印等方法以紙張的形式傳播。實際上許多紙張文檔(如契約、票據等)比那些音頻、視頻或者圖像之類的多媒體更有價值。而隨著計算機、打印機和掃描儀等設備的應用和普及，使得拷貝和復制技術變得相對比較容易，因而對重要文本文檔的版權保護工作顯得尤為迫切。數字水印技術是解決該問題的有效方法之一。

數字水印是將與數字媒體內容相關或不相關的一些標示信息直接嵌入到數字媒體內容當中，但不影響原內容的信息，并不能被人的知覺系統覺察或注意到。通過這些隱蔽在數字媒體內容中的信息，可以達到確認內容創建者、購買者、內容是否真實完整以及其他設定目的。數字水印技術為版權鑒定提供了一種有效的途徑，它不但可以應用于圖像、文本、音頻、視頻和三維圖形等數字產品的版權保護、內容鑒定和標識隱藏等，還可以應用于印刷品中。

文本文檔圖像可以看作是二值的數字圖像，與灰度圖像具有豐富的灰度級不同，二值圖像只有黑白兩種顏色的像素，這個特點決定了對像素的任意修改都會造成視覺上的明顯變化。例如在全黑或全白的區域翻轉任意像素，在視覺上造成的影響的都是不可接受的。對于二值圖像來說，所能利用的視覺冗余都是黑白區域的交接處，即圖像的邊界點。所以二值圖像的水印方法都集中在對邊界點的修改，不能孤立考慮一個像素，而應該考慮像素點的領域狀況。二值圖像尤其是二值文本圖像廣泛應用在書籍和報刊中，由于經常要進行印刷處理，所以水印抗打印掃描攻擊的魯棒性顯得尤為重要。

在現有的方法中，二值圖像水印方法可以分為整體圖像特征修改法和局部圖像特征修改法兩類。其中整體圖像特征修改法是利用大塊圖像或大塊圖像之間的幾何特征來隱藏信息，常見的方法包括文本行間距平移、文本字間距平移和字符結構微調等方法。但是這種方法藏入的信息量較少，并且嵌入的方式比較復雜；局部圖像特征修改法是對分塊圖像的統計特征進行修改來隱藏信息，通常有奇偶嵌入法、步長奇偶法、比例修改法、游程修改法、邊界修改法和字符特征修改法等。它們的共同特征都是通過對邊界像素的修改，改變局部圖像的統計特征，以達到信息隱藏的目的。但是目前的局部圖像特征修改法的不足在于：只適用于數字圖像中水印信息的嵌入和提取，抗打印掃描攻擊的能力明顯不足。另外在選擇像數點改變時還需要將某區域內的圖像進行置亂處理，然后分塊統計黑點個數，并根據一定的規則和待嵌入的位串信息對圖像的特定象素點進行修改。但是對于一般的文本文檔來說，排版格式的差異使得無法準確定位區域，信息提取的困難較大。

其中公開號為CN?1567353A專利文獻中提出的方法就是上述局部圖像特征修改法中的一種，公開號為CN?1567353A的專利“一種在二值圖像上嵌入水印的方法”，包括以下步驟：a、對二值圖像提取邊緣；b、對邊緣點進行分析，計算出可修改像素的優先級；c、將二值圖像置亂；d、對水印信號進行卷積編碼；e、在置亂的二值圖像中嵌入水印圖像。“一種提取水印的方法”，包括以下步驟：a′、將嵌入水印的二值圖像進行置亂并分塊；b′、對每一子塊提取一位水印信息；c′、對水印矩陣進行Viterbi譯碼，得到要提取的水印。但該專利方法同樣對打印掃描過程不具備魯棒性。

發明內容

本發明提供一種數字水印嵌入與提取的方法及裝置，用以解決現有技術中存在的在二值文本圖像中嵌入和提取數字水印方式不具備通用性的問題，進一步的用于解決水印提取過程對打印掃描攻擊魯棒性不強的問題，還用于解決嵌入水印后的圖像視覺效果不佳的問題。

本發明提供了一種數字水印的嵌入方法，包括如下步驟：

獲取待嵌入的水印信息位串；

搜索由字符組成的封閉連通區域，獲取所述連通區域的輪廓碼鏈；

根據所述連通區域內的黑點個數、所述水印信息位串、以及第一步長計算出需要翻轉的像素第一個數；

沿所述輪廓碼鏈按所述第一個數翻轉像素。

較佳地，所述獲取待嵌入的水印信息位串步驟中，對所述水印信息位串進行加密處理。

較佳地，所述搜索由字符組成的封閉連通區域，獲取所述連通區域的輪廓碼鏈步驟，包括：

根據八鄰域內顏色點的不同判斷字符的邊界點并標記；