[發明專利]一種基于數學形態學與全息圖的數字水印信息編碼與鑒別方法

有效

• 申請號: 201410204207.0
• 申請日: 2014-05-15
• 公開（公告）號: CN103956173B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 肖穎喆;張雯;袁毅;張金龍;胡亞萍;譚海湖;謝勇
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: G11B7/0065
• 分類號: G11B7/0065
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所(普通合伙)31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發明涉及數字水印技術領域，尤其涉及一種基于數學形態學與全息圖的數字水印信息編碼與鑒別方法。

背景技術

隨著信息技術與計算機網絡的發展，越來越多的信息通過網絡進行傳輸，而且數字信息的復制變得越來越簡單。這一方面促進了社會的進步與發展，另一方面又帶來了新的問題，即版權保護的問題，因此如何在數字作品中加入版權信息就是目前急需解決的問題。數字水印技術就是為了解決這一問題而提出來的。通常，數字水印技術是通過一定的算法把人類視覺不易覺察的標志性信息嵌入到多媒體信息當中，但不影響原內容的價值與使用。

孫劉杰在中國專利0610025625.9中揭示了一種印刷光學全息水印證件防偽方法，該方法尚未涉及對提取出的水印信息進行分類和判定真偽的過程；李建中在中國專利0910111199.4中提出的“一種應用計算機生成全息圖的數字水印方法”，該方法同樣可完成水印的嵌入、檢測和提取過程，其中檢測過程為判斷一幅圖像中是否包含水印信息，但未涉及水印提取后分類和真偽判定的過程。

通常采用相關檢測的方法判定水印的真偽，由水印檢測器將提取出的數據同指定的水印數據進行相關系數計算，再根據計算值與某個預先設定的閾值進行比較。相關系數值大于閾值時，可以判定待測圖像中加入了水印數據，受版權保護；若相關系數值小于閾值時，則可說明待測圖像中未含有水印信息，不受版權保護。

采用相關檢測器作檢測時，關鍵問題是如何確定一個合理的檢測閾值。彭靜在“數字水印算法檢測標準的研究”一文中，推導出誤碼率與錯誤概率之間的關系式，能夠直接通過控制關系式中的誤碼率取值來確定檢測閾值與錯誤概率值。Li-Chien Lin在“Statistical detection of digital holographic watermarking system”一文中提出了一種用于確定閾值的方法。

張登銀、楊海云和鄧蘭蘭在“抗幾何失真的數字水印檢測算法”一文中，利用傅里葉-梅林變換的特性與相位相關性來估計水印圖像的幾何變化，根據評估結果對水印圖像進行修正后，最后應用相關檢測判斷是否存在水印信息。

俞玉蓮在“數字水印雙門限檢測研究”一文中提出了一種新的基于序列假設檢驗的數字水印雙門限檢測算法，即使圖像在經過壓縮、平滑、切割等各種有意或無意的攻擊后丟失了部分水印信息，該算法還能檢測出是否存在水印信息。

以上數字水印檢測算法的研究主要集中在判斷水印信息是否存在。然而，如果需要認證的數字圖像量很大，對原圖像的檢索工作也是困難的。孫劉杰、王子煜在“一種新的安全魯棒全息數字水印技術”一文中將二維條碼作為水印信息，雖然可以順利將水印信息分類，但是二維條碼已經實現了廣泛應用，一旦仿造者通過圖像分離技術獲得了水印信息，即使是不完整的、模糊的水印信息也可以仿制該水印信息。

綜上所述，現有算法中不乏檢測算法，但是研究主要集中在將提取出的水印與原始水印作比較來判別真偽，而對水印信息進行分類的研究尚未得到充分研究。雖然已有研究嘗試將現有條碼技術與數字水印技術相結合，可以完成水印信息的分類工作，但條碼技術通用，易仿制，不適合應用到防偽領域中。

發明內容

本發明的目的在于針對現有水印信息分類尚未得到充分研究，無法應用到防偽領域中的不足，提供一種利用特殊的水印信息編碼方法，即實現了水印信息的加密，又可簡化水印信息檢索過程，進而提高數字水印系統的實用性。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的，一種基于數學形態學與全息圖的數字水印信息編碼與鑒別方法，首先將水印信息進行加密，將水印信息分成多元數組生成的數字序列，并按照對應關系組成數據庫；然后將水印信息制成計算全息圖，并在圖像的空間域或離散小波域或離散余弦域內，以常用方式將全息圖嵌入至宿主圖像中，進而生成載體圖像；最后應用與嵌入算法相對應的提取算法，從載體圖像中提取出水印信息，對提取出的水印信息進行改善圖像質量的預處理后，應用數學形態學開、閉運算，每當水印信息中正n邊形的個數減少一個時，記錄該結構元素的尺寸大小，由此生成與二值水印信息唯一對應的數字編碼；檢索數字編碼是否存在于數據庫中；若不存在，則不受版權保護；若存在，找到與數字編碼相對應的水印信息，完成水印的提取和鑒別。

進一步地，所述的以常用方式將全息圖嵌入至宿主圖像中是采取代換嵌入或線性嵌入將全息圖嵌入至宿主圖像中。

進一步地，所述的最后應用與嵌入算法相對應的提取算法中的提取算法是指采用嵌入算法的逆運算。