[發明專利]一種食品包裝防偽數字圖像的水印處理方法

在審

• 申請號: 201811256196.5
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109447888A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 于興軍
• 申請（專利權）人: 龍口味美思環保科技有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 牟炳彥

1.一種食品包裝防偽數字圖像的水印處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

A.獲取食品包裝的二維圖像，通過分塊二維離散余弦變換，完成圖像的分割和變換；

B.選取變換后子圖像塊的低頻分量，通過水印圖像的置亂變換和離散余弦變換，獲得水印圖像的離散余弦變換系數；

C.通過乘性嵌入規則以及拉伸因子，將經過變換的水印圖像嵌入到食品包裝圖像中，并利用相關檢測器完成水印圖像的檢測；

D.根據水印嵌入的逆過程，實現水印圖像的提取，最終完成數字圖像的水印處理。

2.根據權利要求1所述的食品包裝防偽數字圖像的水印處理方法，其特征在于，所述步驟A包括：

(1)將輸入的圖像劃分為8×8的圖像塊，對每一個子圖像塊進行離散余弦變換；

①假設食品包裝圖像的大小為M×M，將其劃分為8×8個互不重疊的子圖像塊，對每個圖像塊進行二維離散余弦變換得：

其中，C(u,v)表示子圖像塊的二維離散余弦變換系數，P(m,n)表示圖像信號，u，v表示子圖像的像素點，k為正整數，f(u,v)表示一個變換因子；

②f(u,)的值由子圖像塊的像素點之間的關系決定：

(2)根據二維離散余弦變換的對稱性，在進行圖像變換時根據矩陣處理方法C＝SPS^T，簡化上述變換系數中的多項式計算，其中S表示圖像矩陣，P表示圖像，T表示轉置，C表示變換系數。

3.根據權利要求2所述的食品包裝防偽數字圖像的水印處理方法，其特征在于，所述步驟B包括：

(1)經過變換后的食品包裝圖像，其圖像的所有像素值主要位于低頻分量中，獲取其低頻分量；

①M×M圖像經過離散余項變換后，圖像的低頻分量中包含了圖像的主要信息，主要位于圖像矩陣的左上方，而高頻分量位于圖像矩陣的右下方；

②通過忽略高頻分量保留低頻分量，完成原始圖像的壓縮，并獲取圖像的低頻分量；

(2)采用隨機數置亂方法，對數字水印圖像進行置亂，并對置亂后的圖像進行離散余弦變換；

①以取模形式完成水印圖像的置亂，圖像變換算式為：

其中，H'(x,y)表示置亂后的水印圖像，H(x,y)表示原始圖像，表示變換矩陣，T表示變換次數；

②利用上述算式對原始圖像進行變換，其中以t和T作為密鑰，根據密鑰的取值變化產生不同的水印圖像；

③利用步驟A-(1)-①對置亂后的水印圖像進行相應的分塊離散余弦變換。

4.根據權利要求3所述的食品包裝防偽數字圖像的水印處理方法，其特征在于，所述步驟C包括：

(1)根據水印嵌入方式和檢測方法選擇合適的嵌入信道，用嵌入系數決定水印圖像的嵌入強度；

進行水印嵌入的原始圖像的系數序列稱為信道，根據信道偽隨機分布的特性以及乘性嵌入方式良好的抗失真性，利用乘性嵌入方式實現水印嵌入：

Y^μ＝C(1+θμ)

其中，Y^μ表示水印嵌入后圖像，C表示水印嵌入前圖像的變換系數，θ表示水印嵌入強度即拉伸因子，μ表示水印圖像的離散余弦變換系數；

(2)計算包裝圖像與水印圖像之間的相似性，通過比較閾值與相似性度量判斷包裝圖像中是否含有水印；

①利用相關檢測器計算嵌入水印后的包裝圖像與水印圖像H之間的線性相關值：

比較檢測結果relation與設定閾值Z的大小，若relation>＝Z，則圖像中含有水印，否則圖像中無水?。黄渲蠱表示圖像的大小，i表示圖像的第i個子圖像塊；

②檢測閾值過大時，造成圖像的漏檢率增加，虛警率降低；檢測閾值過小時，使得圖像的虛警率增加，漏檢率降低；利用圖像檢測的虛警率確定檢測閾值，虛警率較大時增大閾值，否則減小閾值，完成水印圖像的檢測。

5.根據權利要求4所述的食品包裝防偽數字圖像的水印處理方法，其特征在于，所述步驟D包括：

對含有水印圖像和原始食品包裝圖像分別進行相同的分割和變換，使用水印嵌入的密鑰完成水印圖像的提??；

①分割圖像中分別含有相同的子圖像塊，隨機選取其中相同的像素點利用步驟A進行圖像的離散余弦變換，獲得離散余弦變換系數：

其中，C'(u,v)表示子圖像塊的二維離散余弦變換系數，P'(m,n)表示圖像信號，u，v表示子圖像的像素點，k為正整數，f(u,v)表示一個變換因子；

②將水印嵌入時使用的密鑰作為隨機函數rand()的種子，在含水印圖像與原始圖像中分別隨機選擇相同的子圖像塊，并獲得圖像塊的離散變換系數C'(u,v)和C(,)；

③利用

提取含水印圖像中的水印，其中，L'(x,y)表示變換后的水印圖像變換系數，r的取值決定水印圖像的清晰度，當r∈[0.025,0.5]時能夠提取完整清晰的水印信息，最終完成數字圖像的水印處理。