[發(fā)明專利]抗照片打印-掃描攻擊和硬拷貝剪切的全息圖像水印方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910046528.1
• 申請日: 2009-02-24
• 公開（公告）號: CN101520886A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃素娟;王朔中;張新鵬;吳蔚
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用計算全息和圖像處理技術(shù)的抗照片打印—掃描攻擊和硬拷貝剪切的全息圖像水印方法。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和媒體信息數(shù)字化的飛速發(fā)展，基于數(shù)字水印的多媒體作品版權(quán)保護(hù)技術(shù)已成為信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。數(shù)字水印是在圖像、視頻和音頻等數(shù)字產(chǎn)品中嵌入能證明版權(quán)歸屬或跟蹤侵權(quán)行為的隱蔽信息，以便在必要時能夠提取出來用作證據(jù)。嵌入的水印應(yīng)具有透明性、魯棒性和安全性。

數(shù)字圖像中的隱形水印已得到廣泛研究，提出了許多具有高度透明性和魯棒性的優(yōu)良技術(shù)。但是含水印的數(shù)字圖像經(jīng)打印輸出后，通常不能保留嵌入的水印信息。將硬拷貝掃描重新得到數(shù)字圖像后，一般無法提取原先嵌入的水印。硬拷貝水印之所以困難，是因為打印和掃描過程包含對數(shù)字水印多種強力攻擊的組合：縮放插值、幾何失真、旋轉(zhuǎn)、剪切、亮度和色度的變化、線性和非線性濾波、噪聲污染等。

如果在硬拷貝中不能保留水印，那么對于圖像的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)就只能局限于數(shù)字領(lǐng)域。高質(zhì)量數(shù)字?jǐn)z影作品一旦打印輸出，其版權(quán)就失去保護(hù)。然而打印輸出正是多數(shù)專業(yè)攝影師的最終目的，因此硬拷貝中的隱形水印技術(shù)具有重要意義，為印刷品版權(quán)保護(hù)提供技術(shù)手段，對于平面媒體的健康發(fā)展也至關(guān)重要。

硬拷貝水印的早期技術(shù)由以色列HP實驗室的Avraham?Levy和Doron?Shaked提出，并申請了專利。該方法建立在離散Fourier變換和打印—掃描噪聲模型的基礎(chǔ)上。他們的前提是：即使在打印前的數(shù)字圖像中嵌入很強的水印，使數(shù)字圖像的視覺質(zhì)量有所下降，但對于打印出來的硬拷貝，在視覺上卻不能區(qū)分是否含有水印。這樣的假設(shè)無疑不能適應(yīng)近年來數(shù)字?jǐn)z影和高質(zhì)量噴墨打印設(shè)備快速發(fā)展的需求。

本發(fā)明針對高質(zhì)量數(shù)字圖像及其高質(zhì)量硬拷貝的版權(quán)保護(hù)需求，利用全息圖具有不可撕毀的優(yōu)勢，將數(shù)字全息技術(shù)用于水印嵌入。現(xiàn)已提出的一些全息水印方法主要是在空域或變換域中將數(shù)字水印以全息圖的形式嵌入載體圖像，水印全息圖的獲取大多是基于物光和參考光干涉的Fourier計算全息。這些全息水印技術(shù)大多數(shù)是在數(shù)字圖像中提取原始水印，并未考慮硬拷貝的問題。僅有“雙隨機(jī)相位加密同軸Fourier全息水印防偽技術(shù)”中討論了打印掃描問題，該方法僅考慮了黑白圖像，所產(chǎn)生的含水印圖像質(zhì)量相比于載體圖像明顯退化，而且不具備抗剪切的盲檢測能力。

本發(fā)明涉及的技術(shù)可在符合專業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的彩色噴墨照片打印機(jī)輸出的硬拷貝中保留水印，水印在視覺上不可察覺，但可從普通掃描儀掃描重新獲得的數(shù)字圖像中盲提取出來；即使硬拷貝被剪切，掃描后仍可盲提取完整的水印。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種抗照片打印—掃描攻擊和硬拷貝剪切的全息圖像水印方法，用于保護(hù)圖像硬拷貝的知識產(chǎn)權(quán)。在載體圖像中嵌入數(shù)字水印的全息圖，含水印圖像在打印輸出的硬拷貝中保留了水印，用戶可通過掃描重新獲得數(shù)字圖像，從中可靠提取清晰的水印。由于全息圖的不可撕毀性，即使硬拷貝被剪切，掃描后仍可提取水印。本方法基于共軛對稱計算數(shù)字水印的Fourier計算全息圖，無需模擬物光和參考光波的干涉，方法簡便，計算效率高。由于在含水印圖像中載體信息和水印信息的頻譜可分離，能實現(xiàn)水印的盲提取。

為達(dá)到以上目的，本發(fā)明作如下研究：

(一)共軛對稱延拓Fourier計算全息

利用共軛對稱復(fù)函數(shù)的Fourier變換是實函數(shù)的性質(zhì)，將物光波共軛對稱延拓后作Fourier變換然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幋a可方便地生成全息圖，這種方法不需要模擬物光和參考光波的干涉，因此十分便捷。待記錄的物光波復(fù)振幅f₀(m，n)由幅度和相位兩部分組成：

以水印圖像為幅度A(m，n)，用[-π，π]范圍內(nèi)均勻分布的隨機(jī)數(shù)作為相位因子可使物光波f₀(m，n)具有很寬的頻譜，從而有效地降低全息圖的動態(tài)范圍。

將上述物光波進(jìn)行共軛對稱延拓得到下列復(fù)振幅分布：