[發明專利]一種基于二維碼的實時魯棒數字水印的嵌入和提取方法

有效

• 申請號: 201710776752.0
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107622470B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 張金礦;熊永春
• 申請（專利權）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所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 董世博

本發明公開了一種基于二維碼的實時魯棒數字水印的嵌入和提取方法；通過實施編碼水印數字信息、加密水印數字信息、輸出嵌入水印圖像、提取水印原始圖像、恢復水印原始信息和輸出提取的水印數字信息6個具體步驟，提供了一種使用多重加密方式處理水印信息和嵌入載體；本發明能極大地增強水印信息的白噪聲特性，提高了水印破解難度、安全性和不可感知度。

技術領域

本發明涉及數字水印領域，更具體的說，其涉及用于一種基于二維碼的實時魯棒數字水印的嵌入和提取方法。

背景技術

數字水印技術是將一些標識信息(即數字水印)直接嵌入數字載體(包括多媒體、文檔、軟件等)當中，但不影響原載體的使用價值，也不容易被人的知覺系統(如視覺或聽覺系統)覺察或注意到。通過這些隱藏在載體中的信息，可以達到確認內容創建者、購買者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的。數字水印是保護信息安全、實現防偽溯源、版權保護的有效辦法，是信息隱藏技術研究領域的重要分支和研究方向。

目前，現有的基于變換域的數字水印算法大多僅能抵抗圖像壓縮、濾波等信號處理攻擊，但是對旋轉、平移、縮放和剪裁等幾何攻擊的魯棒性很低。同時，由于在變換域中進行水印嵌入，需要空間域和變換域相互轉換，運算量大，無法實時處理。

另外，數字水印算法基本上使用的原始水印信息均為二值水印圖像或偽隨機信號，水印信息容量小，無法使用有意義的字符串信息。數字水印算法的容量、安全、強度和不可感知度也是亟待解決的一個問題。在移動互聯網盛行的時代，如何將數字水印算法應用到資源和計算能力有限的手持設備中更是難點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種使用多重加密方式處理水印信息和嵌入載體，極大地增強水印信息的白噪聲特性，提高了水印破解難度、安全性和不可感知度的一種基于二維碼的實時魯棒數字水印的嵌入和提取方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種基于二維碼的實時魯棒數字水印的嵌入和提取方法，具體步驟如下：

101)編碼水印數字信息步驟：根據水印字符串數字信息和計算硬件設備，自動選擇出糾錯編碼方式，并對水印字符串數字信息進行糾錯編碼，以提高數字信息的冗余度；

102)加密水印數字信息步驟：對步驟101)編碼的信息進行第二次的二維碼編碼，并進行密鑰加密；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X_p和X_n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，當μ的取值范圍在(3.5699456，4)時，迭代生成的值處于偽隨機分布狀態，因此μ作為混沌加密的密鑰；

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

所述離散余弦變換主要用于信號或圖像數據的壓縮，能夠將空域信號轉換到頻域上，且變換后能量集中在直流和低頻部分，因此具有良好的去相關的性能；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，N表示數據長度；其對應的離散余弦變換公式為：