[發(fā)明專利]一種多媒體傳感網(wǎng)水印驗證和圖像修復(fù)的方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410028413.0
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103955877B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 綦科;謝冬青
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 廣州凱東知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司44259
• 代理人: 姚迎新

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于多媒體傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)安全領(lǐng)域，涉及基于水印技術(shù)的多媒體傳感網(wǎng)水印驗證和圖像修復(fù)的方法。

【背景技術(shù)】

多媒體傳感網(wǎng)是由一組具有計算、存儲和通信能力的多媒體傳感器節(jié)點組成的分布式感知網(wǎng)絡(luò)。一個典型的多媒體傳感網(wǎng)由多媒體傳感器數(shù)據(jù)采集節(jié)點、中間節(jié)點和基站節(jié)點組成，在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)控制、目標(biāo)跟蹤等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

多媒體傳感網(wǎng)的推廣應(yīng)用需要解決兩個關(guān)鍵問題：一是數(shù)據(jù)安全性，需要對數(shù)據(jù)采集節(jié)點所采集數(shù)據(jù)的完整性和正確性進行驗證；二是圖像質(zhì)量，由于多媒體傳感網(wǎng)部署在復(fù)雜環(huán)境，存在傳感失諧、信道不穩(wěn)定、節(jié)點資源受限等特性，導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)在傳輸過程中丟包，基站節(jié)點接收的圖像質(zhì)量下降，產(chǎn)生破損像素塊，如何保證多媒體圖像質(zhì)量是一個需要解決的關(guān)鍵問題。

目前，大多數(shù)針對多媒體傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)認(rèn)證的解決方案是：在待發(fā)送的數(shù)據(jù)包后額外附加多個MAC(message authentication code)碼，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的過程中對數(shù)據(jù)包進行認(rèn)證，從而實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的認(rèn)證。這些方案存在以下不足：1）數(shù)據(jù)在傳輸過程中容易遭到噪聲干擾，當(dāng)附加在數(shù)據(jù)包后的MAC信息受到噪聲干擾后受損，從而造成數(shù)據(jù)無法被正確認(rèn)證；2）網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)處理將導(dǎo)致附加在數(shù)據(jù)包后的MAC受損，從而造成正確的數(shù)據(jù)無法被認(rèn)證；3）在發(fā)送的數(shù)據(jù)包后至少額外附加多個MAC，增加了網(wǎng)絡(luò)的通信能耗。

目前，對于多媒體傳感感網(wǎng)絡(luò)中的丟包造成的圖像質(zhì)量下降的圖像恢復(fù)問題，多數(shù)解決方案采用傳輸差錯控制和多路徑路由技術(shù)，但多路徑路由將增大網(wǎng)絡(luò)的傳輸負(fù)載，加劇傳感失諧，而傳輸差錯控制則增大了通信開銷，而且無法容忍丟包。還有部分采用圖像修復(fù)的方案，當(dāng)損壞子塊所占圖像面 積較小時，可以取得一定的恢復(fù)效果，但大量突發(fā)性連續(xù)丟包將對修復(fù)后的圖像產(chǎn)生鋸齒或補丁的效應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

鑒于上述問題，有必要提供一種抗干擾能力強，通信能耗小，保證圖像質(zhì)量的多媒體傳感網(wǎng)水印驗證和圖像修復(fù)的方法。

一種基于水印技術(shù)的多媒體傳感網(wǎng)水印驗證和圖像修復(fù)方法，包括以下步驟：

采集數(shù)據(jù)、水印生成及嵌入水?。⊿10）；

傳輸信息（S20)，傳輸含水印連續(xù)圖像幀的信息；

水印驗證和圖像修復(fù)（S30），

（S31）對到達(dá)的含水印連續(xù)圖像幀分組，相鄰二幀連續(xù)圖像組成一組非重疊的水印驗證和圖像修復(fù)組對到達(dá)的含水印連續(xù)圖像幀分組，相鄰二幀連續(xù)圖像組成一組非重疊的水印驗證和圖像修復(fù)組，

步驟（S32）：分別從前一幀和后一幀含水印圖像中提取水印圖像，并按照可逆無損水印算法恢復(fù)原始二幀圖像，

步驟（S33）：從恢復(fù)的前一幀圖像，按照與水印生成的方法，生成前一幀水印圖像，

步驟（S34）：將步驟（S33）生成的前一幀水印圖像與步驟（S32中后一幀圖像中提取的水印圖像進行相關(guān)性檢測，驗證前一幀圖像的合法性，

步驟（S35）：如果水印相關(guān)性檢測小于設(shè)定的閾值，表明該前一幀圖像遭到篡改，丟棄前一幀圖像，

步驟（S36）：如果水印相關(guān)性檢測大于設(shè)定的閾值，表明通過完整性驗證，再利用后一幀圖像中提取的水印信息恢復(fù)部分丟失的前一幀圖像子塊。

進一步地，所述水印生成步驟（S12）中，對水印驗證和圖像修復(fù)組中大小為M×N的前一幀圖像，采用下采樣和量化方法，生成大小為M/2×N/2的二值水印圖像，該二值水印圖像包含圖像內(nèi)容信息，所述水印嵌入步驟（S13）中，利用無損可逆水印算法嵌入到水印驗證和圖像修復(fù)組的后一幀圖像。

進一步地，所述水印圖像分成4×4大小的子塊，每個子塊有16比特水 印數(shù)據(jù)；水印驗證和圖像修復(fù)組的后一幀圖像分成8×8大小的子塊，每個子塊有64個數(shù)據(jù)，將水印子塊與圖像子塊相對應(yīng)，以使每個水印子塊的16比特水印數(shù)據(jù)可以通過無損可逆水印算法嵌入到對應(yīng)的圖像子塊的64個圖像數(shù)據(jù)中。

進一步地，對每一對應(yīng)的圖像子塊和水印子塊，依據(jù)預(yù)置的密鑰K，從圖像子塊的64個圖像數(shù)據(jù)中隨機選擇16個數(shù)據(jù)，采用基于直方圖的可逆無損水印算法，嵌入水印子塊的16比特水印數(shù)據(jù)。

進一步地，所述傳輸信息步驟僅傳輸信息，未對信息進行處理。