[發明專利]基于DCT系數統計特性的抗打印掃描彩色圖像盲水印方法

無效

• 申請號: 201310473762.9
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN103559676A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 王泉;羅楠;楊鵬飛;潘蓉;鄭海紅
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T9/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明屬于數字水印技術領域，涉及彩色圖像水印信息的嵌入和提取。具體是一種基于DCT系數統計特性的彩色圖像抗打印掃描攻擊的盲水印方法，該方法在保證強魯棒性和大嵌入容量的前提下，取得了很好的視覺效果，而且嵌入的水印信息對打印掃描通道是健壯的。

背景技術

近些年來，隨著高質量數字輸入輸出技術的進步，以及數字相機、錄像機、掃描儀和打印機等設備的廣泛使用，特別是高精度彩色激光打印機、掃描儀的普及，為人們的生活和工作帶來了諸多便利，但同時也使各種證件、產品包裝、證券、支票及證明文檔的篡改或偽造變得非常容易。因此，這些用印刷方法生產的圖像、文檔的版權保護就成了急待解決的問題，使得印刷防偽技術顯得異常重要。

數字圖像水印技術可以很好地解決這個問題，既能達到良好的效果，又能有效地降低成本。數字圖像水印技術將具有特定意義的圖像或文本標記(即數字水印)，利用信息隱藏的方法嵌入到數字圖像產品中，用以證明創作者對其作品的所有權，并可以作為鑒定、起訴非法侵權的依據，同時通過對水印的檢測和分析來保證信息的完整可靠，從而成為知識產權保護及數字多媒體防偽的有效手段。與傳統的防偽技術相比，數字圖像水印防偽具有安全性高、檢測速度快、成本低等特點，將這一技術應用于印刷防偽將會有很大的前景。

目前，根據水印實現過程，圖像水印算法大致可分為兩類：空間域算法和變換域算法。

1、空間域水印算法

空間域水印算法通過直接修改原始圖像的像素值來嵌入水印，其中最典型的是最低有效位方法fLSB，least?significant?bit)、基于統計的Patchwork算法等；然而，由于空間域水印嵌入算法是直接修改像素值來嵌入水印，其隱藏的水印信息在較強的信號處理情況下較難保存，尤其是像打印—掃描這樣的對圖像質量影響很大的硬拷貝攻擊，上述空間域算法難以成功應用。

2.變換域水印算法

這類算法是在變換域中實現，通過修改某些變換系數來嵌入水印。這類技術—般是基于常用的局部或全局圖像變換，與空域水印算法相比，變換域水印算法具有以下幾個優點：

(1)變換域嵌入的水印信號能分布到空域的所有像素上，有利于保證水印的不可見性，同時增加水印算法的抗攻擊能力；

(2)在變換域中，可更好地結合HVSf人眼視覺系統)的掩蔽特性，使水印的嵌入強度、嵌入位置、嵌入信息量隨著圖像載體數據各部分特性的不同而自適應調整，由于考慮到原始載體的局部特征，最終實現不可見性和魯棒性的最佳折中。

(3)變換域方法可與現有的圖像壓縮方法兼容，可以在壓縮中完成水印編碼，增強水印系統的抗壓縮攻擊能力，并簡化水印嵌入過程。

正是由于這幾大優點，眾多學者選擇在變換域嵌入水印，主流的圖像變換有離散余弦變換(DCT)、離散小波變換(DWT)和離散傅立葉變換(DFT)等。

自從抗打印掃描數字圖像水印算法提出以來，眾多學者已經進行了大量研究，但是由于打印掃描過程是一個實際的應用環境，嵌入的水印信號所受的攻擊不是單純仿真實驗中的一種或幾種不同攻擊的簡單組合，而是多種復雜信號綜合作用的結果。目前大多數算法只是針對打印掃描過程中的某一攻擊進行研究，提取的水印效果不佳；而且所嵌入的水印信號多為少量的比特序列，或需要原始圖像才可提出水印信息，離實際應用水平還相差甚遠。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的抗打印掃描圖像水印算法中存在的嵌入容量低、魯棒性差、非盲水印提取模式等不足，提出一種基于DCT系數統計特性的抗打印掃描的彩色圖像盲水印方法。一方面保證了嵌入圖像的水印信息經過打印、復制和掃描之后還可以在盲水印提取模式下被正確提??；另一方面實現了水印的高嵌入容量、高不可見性以及水印嵌入和提取系統的簡單與安全。

實現本發明的技術思路是：利用圖像分塊DCT變換的中頻系數在統計中呈現出的均值近似等于0的特性，根據嵌入的水印位對系數施加正、負偏移，并根據圖像紋理特征自適應調節水印嵌入強度，實現在彩色圖像藍色通道中嵌入水印信息；在水印提取時，只需對圖像藍色分量進行分塊DCT變換，統計相應中頻系數的均值，并與0比較，就可得到嵌入的水印信息。具體包括以下步驟：

(1)彩色圖像的水印嵌入

A.水印信息預處理，將二值水印圖像進行置亂，按行優先排列為一維序列，得到待嵌入的01水印序列；

B.提取彩色圖像的藍色分量，對藍色分量進行分塊DCT變換操作，并計算藍色分量各像素點的紋理掩碼值；