[發明專利]基于邊信息的安全水印方法

無效

• 申請號: 200910131130.8
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101527030A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 肖俊;張營;王穎
• 申請（專利權）人: 中國科學院研究生院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于通信與信息系統領域，涉及信息理論與編碼，圖像處理和密碼學等技術，特別涉及數字 圖像水印技術和密碼學。

背景技術

隨著計算機技術和網絡技術的不斷發展，數字水印的應用日益廣泛。而水印的安全性作為數字水印的 一個特性在實際應用中尤為重要，是數字水印技術進一步發展并加快實用化的關鍵所在，因此值得對其進 行深入研究。

目前關于水印安全性的研究已經取得了一定的研究成果，這些成果大多是借助密碼學理論提高水印技 術的安全性。目前對水印安全性的研究主要分為兩類：對嵌入位置加密和對嵌入內容加密。

對嵌入位置加密的研究，有代表性的方法就是2002年weiwei等人提出的基于混沌理論進行水印嵌入 的方法。這種嵌入方法雖然可以有效的抵抗對最低有效位的窮舉攻擊，在一定程度上保障水印的安全性。 但是其不足之處在于嵌入有效位是隨機選擇的，有可能選擇的嵌入位置是重要的有效位，從而對圖像的視 覺效果產生很大的影響。

對嵌入內容的加密又分為用數學模型對水印置亂以及用密碼算法對水印加密兩種情況。利用數學模型 對水印進行置亂多用于圖像水印，主要用一些經典變換算法，例如Arnold變換，Hibert變換，Fibonacci與 Fibonacci-Q變換等算法。這類方法首先對圖像進行變換，然后將變換后的圖像作為水印嵌入，即使水印被 攻擊者提取，攻擊者也無法看到所要傳達的正確內容。但是這種方法在受到攻擊者的非法提取時，被提取 出的是按順序存放在一起的置亂后的圖像，可能會導致水印最終被恢復，因此有較大的安全隱患。利用密 碼學對數字水印加密主要是針對文本水印信息的，即對文本信息加密后嵌入，并且該方法存在與置亂技術 同樣的安全隱患。

綜上，已有的圖像水印安全性策略在安全性方面有待進一步提高。

含邊信息水印是在邊信息理論、相關信源編碼定理和臟紙編碼理論的基礎上產生的。Cox等于1999年 首次將水印看作是一種含邊信息的通信。目前，含邊信息水印系統在容量、魯棒性、有效性等方面的優勢， 已逐漸得到人們的認可。

本發明將邊信息應用于提升水印系統的安全性，在水印信息預處理和水印嵌入位置的選擇上充分地利 用了不同水印信息以及水印與載體之間的關系，提出了一種基于邊信息的安全水印策略。

發明內容

已有的理論研究和實驗研究都表明，邊信息的使用確實可以提高水印系統的性能。然而，邊信息思想 在水印領域的應用主要集中在提升水印的容量、魯棒性、有效性等方面上，在提升水印安全性上尚未得到 充分應用。

本發明的主要目的是提供一種新的基于邊信息的安全性水印實現方法，其基本原理是結合密碼學思 想，充分利用邊信息理論，在水印嵌入過程中充分利用各種邊信息提高水印系統的安全性。

為了充分利用邊信息的思想，本發明提供的方法以載體和水印之間的相關性作為邊信息，從水印嵌入 位置和水印內容處理兩方面來提高水印算法的安全性。水印嵌入位置的選擇采用希爾密碼(Hill?Cipher) 的思想；而水印內容處理部分則采用計算高效而且能夠有效關聯水印前后段信息的異或算法。水印預處理 和水印嵌入位置的選擇之間有一定的關聯性，相互呼應，以充分保障水印系統的安全。圖1顯示的是水印 嵌入和提取框圖。由圖可知，本發明提供的方法首先將圖像分塊，并對水印信息分段，然后將已嵌入的水 印信息段作為邊信息對下一待嵌入水印信息段進行預處理，并選擇嵌入位置，從而將各部分水印信息和水 印嵌入位置很好的關聯起來，保障了水印信息的安全性。

附圖說明

圖1為本方法的設計框圖。

圖2為密鑰矩陣的存儲格式。

圖3為最后嵌入位置信息的存儲格式。

圖4為本發明列舉的實驗所用載體圖像。

圖5為本發明列舉的實驗所用水印圖像。

圖6為算法實驗結果的對比。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明所提供的方法中涉及的各個細節問題。

如圖1所示，本發明提供的水印方法首先將載體圖像分塊，其次根據載體塊的大小對水印信息進行分 段；然后將載體圖像信息以及水印信息作為邊信息，對水印信息進行預處理并選擇嵌入位置，以置換最低 有效位的方式實現水印信息的嵌入；最后利用該嵌入過程的逆過程提取水印信息。