[發(fā)明專利]數(shù)字水印嵌入和檢測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910104813.4
• 申請日: 2009-01-05
• 公開（公告）號: CN101482965A
• 公開（公告）日: 2009-07-15
• 發(fā)明（設計）人: 彭翔;祁永坤;關(guān)穎健
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 深圳創(chuàng)友專利商標代理有限公司
• 代理人: 李 廣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息安全領(lǐng)域，特別是涉及一種基于相息圖和小波變換的數(shù)字水印嵌入和檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

Internet技術(shù)的發(fā)展和普及使數(shù)字音像制品(圖像、聲音信號等)以及其它電子出版物的傳播變的越來越便捷。但隨之而來的侵權(quán)盜版活動也日益猖獗。如何進行數(shù)字媒體知識產(chǎn)權(quán)保護，已經(jīng)越來越受到人們的高度重視。雖然加密技術(shù)早已廣泛用于防止數(shù)字內(nèi)容的非法訪問，但加密之后的數(shù)據(jù)只能被授權(quán)人閱讀，這在一定程度上限定了被保護作品的傳播應用，且一旦被解密，就完全置于解密人的控制之下，原創(chuàng)作者沒有辦法追蹤作品的復制和二次傳播。而數(shù)字水印作為一種解決數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)問題的有效手段，在信息安全領(lǐng)域里得到快速的發(fā)展。它通過在原始數(shù)據(jù)中嵌入秘密信息一水印來證實多媒體數(shù)據(jù)的所有權(quán)，并可以在不破壞原始數(shù)據(jù)使用價值或商業(yè)價值的操作下存活下來。

用于版權(quán)保護的圖像數(shù)字水印技術(shù)應具備以下基本屬性：隱蔽性和魯棒性。隱蔽性要求水印在視覺上不可感知，魯棒性要求含水印圖像在經(jīng)過一些圖像處理后依然能夠完好提取或檢測。目前針對圖像數(shù)字水印的嵌入方法研究可分為兩類：空間域水印算法和變換域水印算法，不同水印方案在隱蔽性和魯棒性方面各有優(yōu)劣，較難選擇一種方案使水印系統(tǒng)完全滿足實際應用的要求。

大多數(shù)空間域數(shù)字水印算法可以提供簡潔有效的水印嵌入方式，但往往缺乏對普通圖像處理操作的魯棒性。變換域水印算法的提出使得水印技術(shù)實現(xiàn)了一步較大的飛躍，現(xiàn)有一般的基于DCT、DFT及DWT等變換的數(shù)字水印方案對于壓縮、濾波等攻擊都具有較好的魯棒性，但針對裁剪攻擊的魯棒性仍需進一步提高。

近十幾年來，光學全息圖像本身憑借不可撕毀的特性，在數(shù)字水印方案中得到了廣泛關(guān)注，并有效解決現(xiàn)有一般數(shù)字水印技術(shù)中不能很好抵抗裁剪攻擊的問題。2002年，Takai和Mifune最早提出全息數(shù)字水印技術(shù)，并證實了全息技術(shù)在數(shù)字水印方案中的引入，給系統(tǒng)帶來了很好的抵抗裁剪攻擊的能力，但由于本水印方案采用空域直接嵌入，而不能抵抗壓縮以及低通濾波等攻擊。2003年，Chang等提出了改進算法，將計算全息圖嵌入到載體圖像的離散余弦變換域，使水印系統(tǒng)具有較好的隱蔽性和魯棒性。但是，基于全息圖技術(shù)的一般數(shù)字水印方案中，解密圖像都會伴有共軛像的干擾，這會大大降低水印嵌入的容量和水印的提取質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要要解決的技術(shù)問題就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供基于相息圖和小波變換的數(shù)字水印方法及裝置，其隱蔽性好，魯棒性高，特別是針對有損壓縮、剪切、縮放、添加噪聲等圖像處理方式，具有使用靈活性高和適應性強的優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種數(shù)字水印嵌入方法，包括以下步驟：

A1、變換水印圖像以產(chǎn)生相息圖；

B1、對數(shù)字載體圖像進行小波變換；

C1、將相息圖加權(quán)后，與數(shù)字載體圖像小波變換所得的小波低頻系數(shù)合成；

D1、對合成后的小波低頻系數(shù)進行小波逆變換生成含水印的圖像。

優(yōu)選地，所述步驟A1中，采用迭代位相復原算法變換水印圖像，所述步驟B1中，對數(shù)字載體圖像進行二維小波分解變換，獲得三層小波低頻系數(shù)，所述步驟C1中，將相息圖乘以權(quán)重因子后嵌入到三層小波低頻系數(shù)中，所述步驟D1中，對嵌入隱藏信息后的三層小波低頻系數(shù)進行二維小波逆變換得到含水印的圖像。

一種數(shù)字水印檢測方法，包括以下步驟：

A2、對數(shù)字載體圖像和含水印的圖像進行小波變換；

B2、將含水印的圖像小波變換所得的小波低頻系數(shù)與數(shù)字載體圖像小波變換所得的小波低頻系數(shù)相減并去除加權(quán)，提取相息圖；

C2、將相息圖進行傅立葉逆變換并取振幅得到水印圖像。

優(yōu)選地，所述步驟A2中，對含水印的圖像和數(shù)字載體圖像進行三層小波分解變換，獲得含水印的圖像的三層小波低頻系數(shù)和數(shù)字載體圖像的三層小波低頻系數(shù)，所述步驟B2中，將含水印的圖像的三層小波低頻系數(shù)與數(shù)字載體圖像的三層小波低頻系數(shù)相減并除以權(quán)重因子得到相息圖。

一種數(shù)字水印嵌入裝置，包括：

相息圖產(chǎn)生單元，用于變換水印圖像以產(chǎn)生相息圖；

小波變換單元，用于對數(shù)字載體圖像進行小波變換；

加權(quán)合成單元，用于將相息圖加權(quán)再與數(shù)字載體圖像小波變換所得的小波低頻系數(shù)合成；和

小波逆變換單元，用于對合成后的小波低頻系數(shù)進行小波逆變換以生成含水印的圖像。

一種數(shù)字水印檢測裝置，包括：

小波變換單元，用于對數(shù)字載體圖像和含水印的圖像進行小波變換；