[發(fā)明專利]用于完整性保護(hù)的半脆弱唯一性圖像水印嵌入及提取方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710232687.5
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN107103577A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓春玲;薛銳
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院信息工程研究所
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06K19/06;G06K7/14
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11200
• 代理人: 余功勛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字水印技術(shù)，尤其涉及一種用于完整性保護(hù)的半脆弱唯一性圖像水印嵌入及提取方法。

背景技術(shù)

隨著多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，對圖像、音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的保護(hù)已經(jīng)成為迫切需要解決的問題。對多媒體內(nèi)容的保護(hù)一般分為如下兩個方面：一是版權(quán)保護(hù)；二是內(nèi)容完整性(真實性)保護(hù)，即認(rèn)證(或稱為“篡改提示”)。用于版權(quán)保護(hù)的數(shù)字水印要求有很強的魯棒性和安全性；用于多媒體內(nèi)容真實性鑒定(或篡改提示)的水印，一般稱為易損水印或脆弱水印，這種水印在內(nèi)容數(shù)據(jù)中嵌入不可見的信息，同時要求對內(nèi)容數(shù)據(jù)的篡改有提示作用，即完整性保護(hù)。目前，應(yīng)用最為廣泛的是用于版權(quán)保護(hù)的可見魯棒性水印，用于多媒體內(nèi)容完整性保護(hù)的脆弱水印較為少見。

在實際應(yīng)用中，并不需要脆弱水印對所有修改都非常敏感，對惡意篡改高度敏感和對內(nèi)容正常操作魯棒性的半脆弱水印更能適應(yīng)實際應(yīng)用的要求。一般地，半脆弱水印應(yīng)該滿足3個基本要求：1)對惡意篡改的高度敏感性和對內(nèi)容正常操作的魯棒性；2)不可見性；3)安全性。半脆弱水印不但要求對惡意攻擊特別敏感，又要對一些常規(guī)的操作(如JPEG壓縮、加噪等)有一定的魯棒性，從而將偶然攻擊與惡意篡改區(qū)分開來。因此半脆弱水印能夠更好地提供對多媒體內(nèi)容的完整性保護(hù)和真實性認(rèn)證。

為了能夠有效地識別多媒體內(nèi)容的惡意篡改，又能忽略對數(shù)字媒體的正常處理，基于完整性保護(hù)的半脆弱水印是一種有效的解決方案。但現(xiàn)有的基于完整性保護(hù)的半脆弱水印，存在諸多缺陷，例如，方案復(fù)雜對程序的開發(fā)和使用造成阻礙；方案的效率差，不能快速地實現(xiàn)水印的嵌入和提取；對嵌入的水印有特殊要求；方案不能抵抗正常的圖像處理等。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有的圖像半脆弱水印的缺陷，本發(fā)明的目的是從圖像的半脆弱水印出發(fā)，提供一種用于完整性保護(hù)的半脆弱唯一性圖像水印嵌入及提取方法，其有效可行，能夠認(rèn)證圖像完整性，且方案簡潔，高效，克服了現(xiàn)有的圖像半脆弱水印的諸多缺陷，對數(shù)字圖像的完整性保護(hù)具有重要意義。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種用于完整性保護(hù)的半脆弱唯一性圖像水印嵌入方法，包括以下步驟：

1)根據(jù)載體圖像的水印信息生成二維碼圖像水印；

2)將二維碼圖像水印進(jìn)行置亂處理，得到安全水印；

3)將安全水印嵌入到載體圖像的小波變換域中，得到嵌入水印的圖像，并生成提取水印密鑰；

4)嵌入水印的圖像與提取水印密鑰同時分發(fā)。

進(jìn)一步地，所述水印信息包括：版權(quán)信息和/或用戶信息和/或網(wǎng)站信息和/或發(fā)給特定用戶的私有信息。

進(jìn)一步地，步驟2)中進(jìn)行置亂處理過程中，生成置亂恢復(fù)密鑰。

進(jìn)一步地，步驟4)中所述置亂恢復(fù)密鑰與提取水印密鑰組成水印密鑰共同分發(fā)。

進(jìn)一步地，步驟4)中載體圖像與嵌入水印的圖像共同分發(fā)。

進(jìn)一步地，步驟2)中通過帶密鑰的Arnold變換進(jìn)行置亂處理，以二維碼圖像水印的像素N和變換的迭代次數(shù)n及Arnold變換的系數(shù)T作為置亂恢復(fù)密鑰。

進(jìn)一步地，步驟3)中將安全水印嵌入到載體圖像的小波變換域中包括：

3-1)通過小波變換將載體圖像分解為低頻子圖和高頻子圖；

3-2)通過二層小波變換將低頻子圖分解為二層高頻子圖及二層低頻子圖；

3-3)將安全水印嵌入二層高頻子圖所在區(qū)域。

進(jìn)一步地，步驟3)中將在小波變換域中嵌入安全水印的強度a作為提取水印密鑰。

進(jìn)一步地，步驟3)中小波變換及二層小波變換選自：db小波變換，haar小波變換，多貝西小波變換及復(fù)小波變換。

一種針對前述嵌入方法的用于完整性保護(hù)的半脆弱唯一性圖像水印提取方法，包括以下步驟：

1)接收嵌入水印的圖像及提取水印密鑰；

2)根據(jù)提取水印密鑰提取安全水印；

3)對安全水印進(jìn)行置亂恢復(fù)，得到二維碼圖像水印；

4)根據(jù)二維碼圖像水印是否能被準(zhǔn)確識別并獲取載體圖像的水印信息判斷載體圖像完整性。

通過采取上述技術(shù)方案，本發(fā)明從三個方面實現(xiàn)其有益效果：

完整性保護(hù)，能夠?qū)d體圖像的完整性進(jìn)行保護(hù)，能夠有效識別對數(shù)字圖像的非法篡改。

半脆弱性，采用空域水印嵌入方法，將水印嵌入到圖像的二層小波分解的高頻部分。該區(qū)域繼承了一層小波分解所具有的魯棒性，又具有二層小波分解的脆弱性，從而將魯棒性和脆弱性結(jié)合形成半脆弱性。