[發明專利]結合多尺度特征與中國余數定理的大容量數字水印方法

無效

• 申請號: 201010282357.5
• 申請日: 2010-09-09
• 公開（公告）號: CN102044055A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 李雷達;錢建生;程德強
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種用于隱秘通信和數字圖像的大容量數字水印方法，特別是一種結合多尺度特征與中國余數定理的大容量數字水印方法。?

背景技術

互聯網的開放性給人們的生活帶來了很大的便利。借助于網絡，人們可以很容易地實現數據共享。但互聯網的開放性也帶來一個嚴峻的問題，即未經授權的多媒體產品被任意地上傳到網絡并被無限制的下載，嚴重侵犯了作者的合法權益。如何對數字多媒體產品進行有效的保護，已經成為學術界和產業界密切關注的問題。?

數字圖像水印技術通過向圖像數據中加入具有標識意義的信息，在發生版權糾紛的時候將其檢測出來作為證據。在實際使用時，數字圖像經常會受到無意或有意的變換。一方面，為了達到理想的視覺效果或適應特殊應用的需要，圖像經常會受到壓縮、濾波等信號處理操作；另一方面，惡意破壞者為了去除圖像中的水印信息可能對圖像進行有意的變換。這兩種操作都會對水印的正確檢測造成破壞。因此，水印對各種常見變換的魯棒性是其實際應用的前提要求，尤其是對旋轉、縮放、平移等幾何變換的魯棒性。由于圖像在受到幾何變形時，圖像像素重新分布，水印檢測器如果沒有針對性的設計，很難自動地定位含水印區域，從而導致檢測失敗。目前能夠抵抗幾何變換的數字水印方法主要分為以下幾種：(1)基于幾何校正的方法。主要思想是對受到幾何變換的圖像在水印檢測之前進行校正，然后在校正后的圖像中檢測水印。幾何校正的過程可以借助于圖像配準技術求出幾何變換的參數然后進行逆變換；也可以在嵌入水印信號的同時嵌入模板，并在檢測時根據模板確定幾何變換參數進行相應的逆變換。基于幾何校正的方法在水印檢測時經常需要原始圖像的參與，因此很難實現盲檢測(水印檢測時不需要原始圖像)，目前對其研究較少。(2)基于幾何不變域的水印嵌入。主要思想是借助于對幾何操作具有不變性的圖像變換將水印信號嵌入其中。常用的幾何不變域有Fourier-Mellin變換域、圖像歸一化域等。基于Fourier-Mellin變換的算法：C.Lin?et?al.“Rotation，Scale，and?Translation?Resilient?Watermarking?of?Images”，IEEE?Transactions?on?Image?Processing，vol.10，no.5，pp.767-782，2001.基于圖像歸一化的算法：M.Alghoniemy?et?al.“Geometric?Invariance?in?Image?Watermarking”，IEEE?Transactions?on?Image?Processing，vol.13，no.2，pp.145-153，2004.均是此類方法中的經典方法。此類算法的缺點在于水印嵌入過程中往往伴隨有插值運算，造成加水印圖像的質量下降；此外，插值運算還會對水印檢測造成不利影響。(3)基于圖像特征的水印嵌入。從圖像中提取的局部特征點一般具有幾何不變性，以這些特征點為參考確定一定的區域用于嵌入水印，則水印信號具有對幾何變換的不變性，這正是此類算法的基本出發點。基于圖像特征的水印嵌入方法能同時抵抗常規的圖像處理操作和幾何變換，且加水印圖像質量好，因此是近年來該領域研究的熱點。文獻H.Y.Lee?et?al.“Robust?image??watermarking?using?local?invariant?features，”Optical?Engineering，vol.45，no.3，pp.037002(1-11)，2006.和文獻X.Y.Wang?et?al.“A?new?digital?image?watermarking?algorithm?resilient?to?desynchronization?attacks，”IEEE?Transactions?on?Information?Forensics?and?Security，vol.2，no.4，pp.655-663，2007.是近年來此類算法中較為經典的算法。Lee等提出的算法首先利用尺度不變特征變換技術檢測特征點，然后依據特征點在圖像中確定局部區域，最后將水印信號在空間域疊加到局部圖像塊上。檢測時，通過Wiener濾波的方法提取水印信號。該算法嵌入的水印信號為具有正態分布的隨機二值圖像，且水印嵌入在空間域進行。由于水印嵌入過程在空域進行，類似于疊加隨機噪聲，水印魯棒性不理想。Wang等提出的方法利用Harris-Laplace特征提取算法檢測特征點，確定局部區域，然后將二值水印序列在離散傅里葉變換域(DFT)嵌入。水印提取時，通過比較局部區域中對應位置的傅里葉系數進行。該算法由于在變換域嵌入水印，水印魯棒性較好，但水印的容量有限，僅有32比特，而且當圖像受到旋轉的時候需要預先進行校正。近年來出現的各種算法基本思想和以上兩種方法類似。目前，基于圖像特征的水印算法中大多都將水印在空間域嵌入，導致水印魯棒性不理想；在變換域嵌入的水印算法容量均為幾十比特，水印容量低。如何將大容量的水印信號(二值圖像)在變換域嵌入到由特征點確定的局部區域中，是目前研究的難點。?