[發明專利]一種圖像認證和篡改定位的零水印方法

有效

• 申請號: 201310076095.0
• 申請日: 2013-03-11
• 公開（公告）號: CN103123719A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發明（設計）人: 高光勇
• 申請（專利權）人: 九江學院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

技術領域

????本發明涉及信息技術，用于解決圖像的版權認證以及如何實現篡改區域的精確定位問題，具體地說是涉及一種圖像認證和篡改定位的零水印方法。

背景技術

近些年來，隨著圖像處理工具的廣泛使用和因特網技術的普及，數字圖像作品很容易被篡改和散布，在這種情況下，圖像認證技術應運而生，該技術能夠校驗圖像內容的完整性和真實性，因而日益受到人們的關注。

目前圖像認證技術主要分為兩類，一類是基于數字簽名的方案，另一類是基于數字水印的方案。數字簽名一般通過計算圖像內容或者圖像特征的哈希值，并進行加密來實現。基于數字簽名的圖像認證方案能對圖像內容是否被修改做出判定，但不能檢測出被篡改的圖像區域。為了解決這個問題，研究者提出了基于數字水印技術的圖像認證方案。目前大多數數字水印認證方案在頻域進行水印的嵌入和提取。這些方案主要采用離散余弦變換（DCT）、離散小波變換（DWT）和離散傅立葉變換（DFT），實際應用表明基于DWT的水印方案優于采用DCT和DFT的算法。此外，也有研究者提出基于空域的圖像認證方法。Walton（沃爾頓）對圖像進行8×8分塊，并把校驗和嵌入到各分塊的最小意義位（LSB）。其主要缺點是，當兩個不同的認證圖像交換相同位置上的具有相同校驗和的分塊時，Walton的方案會認證失效。Rawat（拉瓦特）采用混沌系統提出一種圖像認證和篡改定位方法，該方法能判定圖像是否受到修改，并能準確檢測到篡改位置。

在日常生活中，圖像常常會同時遭受常見信號處理和篡改攻擊。上述提及的圖像認證方案僅能檢測篡改攻擊，但在同時遭受常見信號處理和篡改攻擊時，則不能正確提取水印和篡改定位。針對這一情況，Tian?Lihua（田麗華）等結合圖像感興趣區域（ROI）、DCT和DWT，提出一種雙水印方案。該方案將版權信息嵌入到每個提取的ROI的DCT系數中以抵抗常規信號處理攻擊；把一個ROI的邊緣圖（作為脆弱水印）嵌入到圖像的小波低頻子帶以完成篡改檢測和定位。Tian的方法的缺點是其實現的篡改定位只能檢測到圖像被篡改的大致區域，但不能確定具體的位置和形狀。綜上可知目前基于數字水印的圖像認證技術在同時遭受常見信號處理和篡改攻擊時，不能正確提取水印或定位篡改的具體位置。同時，用于圖像認證和篡改定位的零水印方法還很少提及，因此開展這方面的研究很有實際意義。

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發明內容

本發明所要解決的技術問題是，基于混沌映射(chaotic?mapping)，并結合提升小波變換(lifting?wavelet?transform)提出一種零水印方案，在遭受常見信號處理攻擊、篡改攻擊以及遭受常見信號處理和篡改的聯合攻擊時，能正確提取水印信息，而且能檢測到圖像被篡改區域的準確位置和具體形狀。以及在提出的零水印方案中，提升小波變換可集中圖像能量，增強算法抵抗信號處理的能力，同時減少存儲在TA（Trusted?Authority,?可信機構）中的信息量；混沌系統的采用增強了算法的安全性和抗攻擊性。

針對上述目的，本發明采取以下技術方案，一種圖像認證和篡改定位的零水印方法，包括：零水印嵌入和零水印的檢測；

????所述零水印嵌入：首先將原始載體圖像I劃分為不重疊的子塊，然后在每個子塊上執行L級db1提升小波變換，使得生成的低頻近似子帶大小為1×1，將所有子塊的低頻系數重構得到原始載體圖像的近似圖像I_app；?然后提取I_app的每個像素的第5位并構成一個新的矩陣I_app_fif，對矩陣I_app_fif進行Arnold?cat變換獲得置亂矩陣I_app_dis；利用密鑰k₂~k₇和Rossler耦合混沌系統生成長度為P×P的混沌序列S，并把S二值化后重新排列成P×P的混沌矩陣；讀入二值logo圖像W，將W與混沌矩陣做異或運算，得到二值混沌水印W_chaos；將W_chaos與I_app_dis做異或運算，運算結果記為W_final，最后通過安全渠道將W_final存入可信機構TA；