[發(fā)明專利]一種基于二維碼的實(shí)時(shí)魯棒數(shù)字水印的嵌入和提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710776752.0
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107622470B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張金礦;熊永春
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州趣維科技有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06K17/00
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 董世博

1.一種基于二維碼的實(shí)時(shí)魯棒數(shù)字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，具體步驟如下：

101)編碼水印數(shù)字信息步驟：根據(jù)水印字符串?dāng)?shù)字信息和計(jì)算硬件設(shè)備，自動(dòng)選擇出糾錯(cuò)編碼方式，并對水印字符串?dāng)?shù)字信息進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，以提高數(shù)字信息的冗余度；

102)加密水印數(shù)字信息步驟：對步驟101)編碼的信息進(jìn)行第二次的二維碼編碼，并進(jìn)行密鑰加密；所述密鑰加密包括兩步驟，首先在信息的前后分別加入長度為7和長度為3的巴克碼，作為水印信號的同步碼，再進(jìn)行混沌映射加密，所述混沌映射加密采用如下公式：

X_n＝μ*X_p*(1-X_p)

其中Xp和Xn的取值范圍為(0,1)，分別表示映射前后的位置，μ表示混沌映射加密的參數(shù)，當(dāng)μ的取值范圍在(3.5699456,4)時(shí)，迭代生成的值處于偽隨機(jī)分布狀態(tài)，因此μ作為混沌加密的密鑰；

103)輸出嵌入水印圖像步驟：根據(jù)步驟102)加密后的水印信息進(jìn)行離散余弦變換生成水印融合圖像的低頻子帶，并進(jìn)行小波逆變換，生成水印融合圖像；將所述水印融合圖像調(diào)制在原始宿主圖像的中心區(qū)域，并輸出嵌入水印的宿主圖像；

所述水印融合圖像和原始宿主圖像，通過自定義的片段著色器代碼，在GPU中渲染三角形網(wǎng)格；

所述離散余弦變換用于信號或圖像數(shù)據(jù)的壓縮，能夠?qū)⒖沼蛐盘栟D(zhuǎn)換到頻域上，且變換后能量集中在直流和低頻部分；所述的離散余弦變換采用如下公式：

其中x_k和x_i分別表示變換前后系數(shù)，N表示數(shù)據(jù)長度；其對應(yīng)的離散余弦變換公式為：

小波變換能夠提供一個(gè)隨頻率改變的時(shí)間-頻率窗口，能進(jìn)行信號時(shí)頻分析和處理，能對時(shí)空頻率的局部化分析，通過伸縮平移運(yùn)算對信號逐步進(jìn)行多尺度細(xì)化，最終達(dá)到高頻處時(shí)間細(xì)分，低頻處頻率細(xì)分，自適應(yīng)信號時(shí)頻分析的要求；連續(xù)小波變換的計(jì)算公式如下：

其中a和b分別表示尺度參數(shù)和時(shí)間參數(shù),ψ表示小波變換的母函數(shù)，X(a,b)表示尺度參數(shù)為a和時(shí)間參數(shù)為b時(shí)信號x(t)小波變換后的系數(shù)，一維信號x(t)經(jīng)過小波變換后變成二維信號X(a,b)；

104)提取水印原始圖像步驟：對步驟103)生成的水印圖像進(jìn)行宿主圖像提取，并通過兩級小波變換提取低頻子帶；

105)恢復(fù)水印原始信息步驟：對步驟104)的低頻子帶進(jìn)行余弦變換，獲取水印信息，并由混沌逆映射來恢復(fù)水印原始信息和進(jìn)行巴克碼檢測；

106)輸出提取的水印數(shù)字信息步驟：將步驟105)獲得檢測通過的水印數(shù)字信息還原為二維碼，并使用糾錯(cuò)編碼方法恢復(fù)原始水印信息，輸出水印數(shù)字信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二維碼的實(shí)時(shí)魯棒數(shù)字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，所述糾錯(cuò)編碼方式包括Polar Code即極化碼、LDPC即低密度奇偶校驗(yàn)碼、BCH即Bose、Ray-Chaudhuri與Hocquenghem的縮寫是一種糾錯(cuò)碼、Reed-Solomon Code即理德-所羅門碼。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二維碼的實(shí)時(shí)魯棒數(shù)字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，步驟103)中的小波逆變換，先要令水印融合圖像的其他子帶系數(shù)為零，再對水印融合系數(shù)進(jìn)行兩級小波逆變換，從而生成水印融合圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于二維碼的實(shí)時(shí)魯棒數(shù)字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，步驟103)中的所述水印融合圖像調(diào)制在原始宿主圖像的中心區(qū)域，采用如下公式：

RectL＝(H_x-M_x)÷2

RectR＝(H_x+M_x)÷2

RectT＝(H_y-M_y)÷2

RectB＝(H_y+M_y)÷2

其中M_x和M_y為水印融合圖像的寬高，H_x和H_y為宿主圖像的寬高，RectL、RectR、RectT和RectB為水印融合圖像調(diào)制的位置數(shù)值。