[發明專利]一種具有強魯棒性的雙重變換域圖像零水印方法

無效

• 申請號: 200910086458.2
• 申請日: 2009-06-15
• 公開（公告）號: CN101604441A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 葉天語;馬兆豐;鈕心忻;楊義先
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本專利是利用小波變換低頻子帶的能量聚集效應和奇異值分解的奇異值穩定性，發明一種具有強魯棒性的圖像零水印方法，以便更有利于實現版權認證，達到版權保護目的。

背景技術

由于多媒體技術取得了重大發展，使得非法拷貝和傳播有價值、受版權保護的數字產品相當容易。這種所謂的盜版給音樂、影視、廣播和軟件行業造成極大的經濟損失。傳統的版權保護方法包括：在通信網中限制某些站點的存取和對多媒體數據進行加密且嚴格管理密碼。這種稱之為“信任系統”是通過阻止未授權用戶訪問多媒體數據來實現版權保護的。然而，一旦授權用戶非法拷貝、非法傳播給其他用戶，這種系統對版權保護無濟于事。針對以上情況，數字水印技術被提出且被認為最有希望成為“信任系統”的補充。

數字水印是一種有效的數字產品版權保護和數據安全維護技術，是信息隱藏技術研究領域的一個重要分支。它將具有特定意義的標記(水印)，利用數字嵌入的方法隱藏在數字圖像、聲音、文檔、圖書、視頻等數字產品中，用以證明創作者對其產品的所有權，并作為鑒定、起訴非法侵權的證據，同時通過對水印的檢測和分析來保證數字信息的完整可靠性，從而成為知識產權保護和數字多媒體防偽的有效手段。

按照水印的特性，可以將數字水印分為魯棒數字水印和脆弱數字水印兩類。魯棒數字水印主要用于在數字作品中標識著作權信息，如作者、作品序號等，要求嵌入的水印能夠經受各種常用編輯處理；脆弱數字水印主要用于完整性保護，要求必須對信號的改動很敏感，這與魯棒水印的要求正好相反。魯棒水印具有抵抗攻擊的能力，對于保護數字產品的版權具有重要意義。設計新穎且性能良好的魯棒水印算法的關鍵在于在保證具有良好不可見性的基礎上如何盡量提高魯棒性。

零水印方法往往提取原始載體的穩定特征作為水印。它實質上并沒有在原始載體中嵌入任何水印，可以有效地解決不可見性與魯棒性之間的矛盾。零水印方法能否具有強魯棒性的關鍵在于所利用的特征對外在干擾是否具有強穩定性。

按照數字水印的隱藏位置，我們可以將水印分為時域數字水印和變換域數字水印。時域數字水印是直接在信號空間上疊加水印信息，而變換域數字水印是在載體的變換域上隱藏水印，包括在傅里葉變換域、離散余弦變換域、小波變換域、奇異值分解等。從某種意義上說，只要構成一種信號變換，就有可能在其變換空間上隱藏水印。相比于空域，變換域法有以下優點：一、嵌入的水印信號能量可以分布到空域的所有像素上，有利于保證水印的不可見性；二、視覺系統HVS的某些特性可以更方便地結合到水印編碼過程中；三、變換域方法可與現有的圖像壓縮標準兼容，從而實現壓縮圖像的水印嵌入。

小波變換被譽為數學顯微鏡，具有良好的局部時頻分析特性和多分辨率分析特性，與人眼視覺特性相符合，因此小波域水印算法是一個研究熱點。圖像經過小波變換后被分割成水平、垂直、對角線和低頻四個子頻，低頻子帶還可以繼續分解。水平、垂直和對角線子帶表征原圖像在不同尺度、不同分辨率下水平、垂直和對角線部分的邊緣信息，具有明顯的方向特性，與人眼視覺特性十分吻合；低頻子帶則是由小波變換分解級數決定的最大尺度、最小分辨率下對原始圖像的最佳逼近，其統計特征和原圖像相似。水平、垂直和對角線子帶的能量較少，圖像的總能量主要集中在低頻子帶，所以低頻子帶具有能量聚集效應。因此，相比于水平、垂直和對角線三個子帶，低頻子帶的系數對外在干擾具有更好的穩定性。

奇異值分解具有如下特性：圖像經奇異值分解后得到的奇異值能夠表現出圖像內在的代數特性而非視覺特性；一幅圖像的奇異值具有相當好的穩定性，當圖像受到輕微的擾動時，它的奇異值不會發生劇烈的變化。那么，最大奇異值的最高位數字奇偶性也是相對穩定的。我們可以利用這種穩定性產生魯棒零水印。

目前，許多魯棒水印方法已經被提出來。但是大多數魯棒水印方法的魯棒性還不夠強，不利于認證版權。本發明的目的旨在保證具有良好不可見性的基礎上盡量提高水印方法的魯棒性。綜合以上分析，本發明首先對原始載體圖像進行離散小波變換，然后對其低頻子帶進行分塊奇異值分解，通過判斷每個子塊最大奇異值的最高位數字奇偶性產生零水印。由于零水印方法沒有對原始載體圖像做任何改變，所以本發明的不可見性相當好。尤其值得一提的是，與其他魯棒水印方法相比，本發明具有更強的抗攻擊魯棒性。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有強魯棒性的雙重變換域圖像零水印方法，以便更有效實現版權認證。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：