[發明專利]基于不變矩幾何校正的彩色圖像水印檢測方法

在審

• 申請號: 201410817024.6
• 申請日: 2015-08-03
• 公開（公告）號: CN104504644A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 楊紅穎;張妍;牛盼盼
• 申請（專利權）人: 遼寧師范大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 閃紅霞

技術領域

本發明屬于多媒體信息安全中信息隱藏與數字水印技術領域，尤其是一種不僅具有較好的不可感知性，而且對常規信號處理（中值濾波、邊緣銳化、疊加噪聲和JPEG壓縮等）和去同步攻擊（旋轉、平移、縮放、剪切、翻轉等）均具有較好的魯棒性的基于不變矩幾何校正的彩色圖像水印檢測方法。

背景技術

數字水?。―igital?Watermarking）作為傳統加密方法的有效補充手段，是一種可以在開放網絡環境下保護版權和認證來源及完整性的新技術，近年來已引起人們高度重視，并已成為國際學術界研究的一個熱點。所謂數字圖像水印，就是將具有特定意義的標記（水?。?，利用數據嵌入的方法隱藏在數字圖像產品中，用以證明創作者對其作品的所有權，并作為鑒定、起訴非法侵權的依據，同時通過對水印的檢測和分析保證數字信息的完整可靠性，從而成為知識產權保護和數字多媒體防偽的有效手段。

所謂去同步攻擊，并非指該種攻擊能夠從含水印圖像中去除水印信息，而是指其能夠破壞數字水印分量的同步（即改變水印嵌入位置），從而導致檢測器找不到有效水印。近年來，已陸續提出了一系列數字圖像水印檢測方法，但遺憾的是，現有數字圖像水印檢測方法主要將注意力集中在對抗常規信號處理（如有損壓縮、低通濾波、噪聲干擾等）的研究上，而對諸如旋轉、縮放、平移、行列去除、剪切、等幾何攻擊的抵抗效果不好。

發明內容

本發明針對現有技術所存在的上技術問題，提供一種不僅具有較好的不可感知性，而且對常規信號處理（中值濾波、邊緣銳化、疊加噪聲和JPEG壓縮等）和去同步攻擊（旋轉、平移、縮放、剪切、翻轉等）均具有較好的魯棒性的基于不變矩幾何校正的彩色圖像水印檢測方法。

本發明的技術解決方案是：一種基于不變矩幾何校正的彩色圖像水印檢測方法，其特征在于按如下步驟進行：

步驟1：在原始圖像中嵌入水印；

步驟2：對含水印圖像F進行X-平移，Y-平移，旋轉和縮放操作，以操作后的圖像為訓練圖像構造訓練樣本集????????????????????????????????????????????????，，計算樣本集合中每一訓練圖像的8個低階四元數指數矩的幅值，得到反映相應訓練圖像特征的8個特征向量，用相關信息系數，表述每一訓練圖像，得到訓練模型；

步驟3：計算待檢測圖像的8個低階四元數指數矩的幅值，得到反映待檢測圖像特征的8個特征向量；

步驟4：利用訓練模型對待檢測圖像的特征向量進行訓練，得到一幾何變換參數，利用該幾何變換參數對待檢測圖像進行反變換，得到校正后的圖像；

步驟5：從校正后的圖像中提取水印。

所述步驟1如下:

步驟11：對原始彩色圖像進行快速四元數傅里葉變換，得到一個實部矩陣和三個虛部矩陣；

步驟12：通過密鑰K從中頻區域中選取四元數傅立葉變換的實部系數矩陣，對其進行量化以嵌入水印圖像；

步驟13：修改對稱位置四元數傅立葉變換的實部系數，進行四元數傅里葉變換的逆變換,獲得含水印載體圖像。

所述步驟11如下:

步驟111：將原始彩色圖像的R，G，B三個分量進行快速傅里葉變換，分別用表示；

步驟112：通過以下公式，即可以得到彩色圖像四元數傅里葉變換的1個實部A和3個虛部C，D，E：

式中，表示取復數的實部，表示取復數的虛部，表示的實數傅里葉變換。

所述步驟12如下:

步驟121：對原始圖像I進行四元數傅里葉變換，得到一個實部矩陣A；

步驟122：通過密鑰K從中頻區域中選擇大小的系數矩陣；

步驟123：通過修改被選擇的四元數傅立葉變換的實部系數，將水印嵌入到整幅彩色圖像中，量化過程表示如下：

式中，是原始彩色圖像四元數傅立葉變換的實部系數，是量化修改之后四元數傅立葉變換的實部系數，表示取整操作，是水印的比特位，Δ表示水印嵌入強度。

所述步驟2的計算樣本集合中每一訓練圖像的8個低階四元數指數矩的幅值,?得到反映相應訓練圖像特征的8個特征向量如下:

其中，n為階數，m為重復度，是一個單位純四元數，在此選擇，表示徑向基函數的共軛，且有

然后，選擇8個低階四元數指數矩的幅值

作為代表特征向量。

所述步驟5如下：