[發(fā)明專利]一種數(shù)字圖像的多個二值水印嵌入及提取檢測方法

無效

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• 申請日: 2010-04-15
• 公開（公告）號: CN101833745A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周亞訓(xùn);金煒;陳芬;楊高波
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)字水印嵌入方法，尤其是涉及一種數(shù)字圖像的多個二值水印嵌入及提取檢測方法。

背景技術(shù)

在當(dāng)今Internet網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展和多媒體作品廣泛傳播的時代，數(shù)字水印技術(shù)是一種能夠有效解決多媒體作品版權(quán)保護(hù)和所有權(quán)鑒別的手段。然而，目前研究的數(shù)字水印技術(shù)大多數(shù)是單水印嵌入的數(shù)字水印方法，該方法存在著功能單一的缺限。原因在于在實(shí)際應(yīng)用中更多的存在著向數(shù)字多媒體作品中嵌入多個水印以滿足不同目的的需要，比如一幅數(shù)字多媒體作品完成后需要有兩人或多人的簽名以共享版權(quán)，或又如一幅數(shù)字多媒體作品在發(fā)布、銷售、使用等不同階段需要標(biāo)志不同所有者(如創(chuàng)作者、發(fā)行者、使用者等)使用的合法信息等等。因此，多水印嵌入方法的研究更為迫切。

目前，多水印嵌入方法主要采用雙水印嵌入方法，對于三水印及以上的多水印嵌入方法研究還比較缺少。2004年，馬義德、陸福相在計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用學(xué)報(bào)中提出了一種多重?cái)?shù)字水印技術(shù)，其公開了一種四水印嵌入方法，該方法將四幅灰度數(shù)字水印分別進(jìn)行DCT變換，然后將各自DCT部分重要系數(shù)經(jīng)Hadamard正交變換和置亂加密，通過加法規(guī)則對原始載體Lena分塊圖像的DCT系數(shù)進(jìn)行修改實(shí)現(xiàn)多水印的嵌入。但由于該水印方法嵌入原始載體圖像的是水印的部分DCT變換系數(shù)，當(dāng)水印圖像受到一些微弱處理后，水印的檢測效果將會受到嚴(yán)重地影響，因此該水印方法只適合應(yīng)用于那些加入水印后的圖像不會發(fā)生有較大變化的場合。

2006年，李敏、費(fèi)耀平在計(jì)算機(jī)工程學(xué)報(bào)中提出了一種基于置亂變換的多重?cái)?shù)字水印盲算法。該方法選取原始Lena灰度圖像的部分區(qū)域，通過基于隊(duì)列置亂變換方式將其轉(zhuǎn)換為二值序列，然后將待嵌入的二值水印圖像像素的0/1比特替換二值序列中的某一位實(shí)現(xiàn)水印的嵌入。重復(fù)相同過程，可以在空間域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個二值水印的嵌入。但由于該方法是在空間域內(nèi)嵌入水印，存在著水印相互重疊的可能，而且水印圖像質(zhì)量隨著水印嵌入數(shù)目的增加而下降，峰值信噪比(PSNR)由嵌入一個水印時的42.76dB下降到嵌入四個水印后的36.98dB。

2009年，湯祥、蘇勇在武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)中提出了一種基于RGB分解的多重盲水印算法，其實(shí)質(zhì)是一種三水印嵌入方法。該方法將一幅彩色數(shù)字圖像分解成RGB三個分量，然后將待嵌入的兩個二值水印圖像像素的0/1比特分別替換R、G兩個分量像素的第三或第四比特位，同時根據(jù)另一個二值水印圖像像素的0/1比特取值對B分量的小波低頻系數(shù)進(jìn)行一定的修改，實(shí)現(xiàn)在空間和小波混合域內(nèi)三個二值水印的依次嵌入，得到的水印圖像質(zhì)量PSNR為36.35dB，檢測結(jié)果顯示，對于噪聲干擾和JPEG壓縮處理，在空間域內(nèi)嵌入的兩個水印其魯棒性并不理想。

綜上分析可以看到，上述提出的多水印方法在水印圖像質(zhì)量和在水印魯棒性方面都存在著一定的欠缺：1)嵌入水印后的數(shù)字圖像質(zhì)量不甚理想，峰值信噪比相對較低，且水印圖像質(zhì)量隨著水印嵌入數(shù)目的增加而下降；2)嵌入的水印圖像抗常規(guī)的圖像處理或外來攻擊能力較弱，水印圖像的檢測效果隨著對數(shù)字圖像的處理或攻擊而下降，水印魯棒性較差。實(shí)際上，相對于單水印嵌入的數(shù)字水印方法，多水印嵌入的數(shù)字水印方法在實(shí)現(xiàn)上存在著以下技術(shù)難點(diǎn)：一是在于數(shù)字圖像對水印的容納能力是有限的，多個水印先后嵌入會進(jìn)一步降低數(shù)字圖像的質(zhì)量，甚至損壞其使用價值；二是多個水印之間存在著相互碰撞或相互影響，后嵌入的水印可能會破壞先嵌入的水印，從而導(dǎo)致水印檢測的失效。因此，如何有效地解決或平衡嵌入多個水印后的數(shù)字圖像質(zhì)量與水印魯棒性之間的矛盾是多數(shù)字水印嵌入方法一個比較難以解決的課題，而目前卻尚未發(fā)現(xiàn)行之有效的實(shí)現(xiàn)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多個二值水印圖像的嵌入，以及在保證多個二值水印圖像嵌入后的數(shù)字圖像質(zhì)量的前提下，能夠有效提高水印魯棒性的多個二值水印嵌入及提取檢測方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種數(shù)字圖像的多個二值水印嵌入方法，包括以下步驟：