[發(fā)明專利]基于局部內(nèi)容特征的魯棒數(shù)字水印嵌入及檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410817022.7
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104504643A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊紅穎;張妍;王向陽
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧師范大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 大連非凡專利事務(wù)所21220
• 代理人: 閃紅霞

1.?一種基于局部內(nèi)容特征的魯棒數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于按照如下

步驟進(jìn)行：

步驟1：對原始灰度圖像進(jìn)行特征點的提取，得到原始圖像特征點集；

步驟2：以原始圖像特征點為中心，利用自相關(guān)矩陣構(gòu)造得到一系列橢圓特征區(qū)域；

步驟3：將構(gòu)造出的橢圓特征區(qū)域映射為圓形區(qū)域，外接成方形子圖像，計算方形子圖像的PHT；

步驟4：在獲得的方形子圖像的PHT中選取穩(wěn)定的PHT，采用量化調(diào)制PHT幅值的方法實現(xiàn)水印信號嵌入。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于局部內(nèi)容特征的魯棒數(shù)字水印嵌入方法，其特征所述步驟1如下：

步驟11：求取圖像亮度矩陣中每個點???????????????????????????????????????????????的概率密度；

步驟12：求取每一點概率密度二階導(dǎo)數(shù)、：

步驟13：以、為輸入信息，構(gòu)建以點為中心的局部區(qū)域的二階自相關(guān)矩陣：

；

步驟14：構(gòu)建尺度圖像金字塔，進(jìn)而得到基于概率密度的改進(jìn)的SURF算子特征點檢測器，最終得到穩(wěn)定的特征點位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于局部內(nèi)容特征的魯棒數(shù)字水印嵌入方法，其特征所述步驟2如下：

步驟21：用Bay等人提出的改進(jìn)的SURF方法，構(gòu)建以點為中心的改進(jìn)的二階自相關(guān)矩陣：

;

步驟22：利用二階自相關(guān)矩陣的特征值求取長短軸，利用二階自相關(guān)矩陣的特征向量求取角度，構(gòu)造以此特征點為圓心的橢圓局部特征區(qū)域，其中：

步驟23：綜合預(yù)攻擊圖像方法及面積排序方法對橢圓區(qū)域進(jìn)行篩選。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于局部內(nèi)容特征的魯棒數(shù)字水印嵌入方法，其特征所述步驟3如下：

步驟31：將構(gòu)造出的橢圓特征區(qū)域映射為圓形區(qū)域；

步驟32：根據(jù)得出的橢圓方向角，長半軸和短半軸，選取參數(shù)、和，按照，，的順序依次將橢圓區(qū)域像素映射到對應(yīng)的圓形區(qū)域，公式如下：

其中，為橢圓方向角，、和為三個映射所需的參數(shù)，和為圓形區(qū)域圓心位置，x和y為映射得到的圓形區(qū)域坐標(biāo)，由此得到映射的圓形區(qū)域圖像；

步驟33：將原始圖像中的每個局部區(qū)域四周“補(bǔ)0”，以得到外接方形子圖像；

步驟34：計算各方形子圖像的PHT，通過下式限制PHT的階數(shù)和重復(fù)度:

其中，K是PHT的最高階數(shù)，對于任意一個K，PHT的個數(shù)為。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于局部內(nèi)容特征的魯棒數(shù)字水印嵌入方法，其特征所述步驟4如下：

步驟41：對載體圖像進(jìn)行幾何攻擊和常規(guī)攻擊，找到攻擊前后變化率小的

矩，選取穩(wěn)定矩的規(guī)則如下：

???（1）除去重復(fù)度為的矩值；（2）對于互為共軛的PHT，只選取正階數(shù)的矩；最終選定的矩以及矩的個數(shù)滿足下式：

；

步驟42：采用量化調(diào)制PHT幅值的方法實現(xiàn)水印信號嵌入，選取的PHT為，對應(yīng)的幅值為，量化規(guī)則如下：

式中：是四舍五入操作，Δ是量化步長，是通過密鑰Key產(chǎn)生的量化函數(shù)，且滿足，量化PHT幅值時，修改它關(guān)于中心對稱位置的PHT幅值，嵌入水印之后得到的PHT幅值為，對應(yīng)的PHT為；

步驟43：對選取的PHT嵌入水印信息前后分別進(jìn)行重構(gòu)，得到兩個重構(gòu)圖像，對這兩個重構(gòu)圖像做差值運算，將得到的差值疊加到原載體對應(yīng)局部圖像中，即得到了局部含水印圖像；

步驟44：依次將每個圓形區(qū)域都嵌入水印，然后將嵌入水印的圓形區(qū)域圖像映射為橢圓區(qū)域，最終得到含水印圖像。

6.?一種與權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的基于局部內(nèi)容特征的魯棒數(shù)字水印嵌入方法相對應(yīng)的檢測方法，其特征在于按如下步驟進(jìn)行：

步驟51：對含水印圖像進(jìn)行圖像特征點提取，得到穩(wěn)定的特征點位置；

步驟52：求得一系列含水印圖像的橢圓特征區(qū)域；

步驟53：求得橢圓區(qū)域的PHT值；

步驟54：數(shù)字水印的提取:

步驟541：利用穩(wěn)定矩的選取規(guī)則，選擇的PHT為，設(shè)其對應(yīng)的PHT幅值為；

步驟542：利用密鑰Key產(chǎn)生量化函數(shù)，使之滿足；

步驟543：采用與嵌入過程相同的量化公式，用兩個量化函數(shù)，分別量化：

通過上式，可以得到兩組向量式和；

步驟544：通過比較及其兩組量化式距離提取水印信息，即

步驟545：完成對每個局部特征區(qū)域水印信息的提取。