[發明專利]基于復雜攻擊的脆弱水印圖像完整性認證算法

在審

• 申請號: 201910957423.5
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110782382A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 鄭秋梅;劉楠
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(華東)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06F21/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于復雜攻擊的脆弱水印圖像完整性認證算法，屬于信息隱藏技術領域。本發明針對脆弱水印在圖像篡改檢測中定位精度和抗復雜攻擊不能同時滿足的問題，將圖像2×2大小分塊提高定位精度，采用塊驗證和組驗證的認證方式檢測復雜攻擊的圖像篡改，使用非等長圖像置亂變換提高算法的普適性和抗復雜攻擊能力。本發明向彩色圖像的三個通道中嵌入相同的脆弱水印，使得算法能夠檢測出圖像任意通道篡改。

技術領域

本發明涉及一種基于復雜攻擊的脆弱水印圖像完整性認證算法，屬于信息隱藏技術領域。

背景技術

互聯網技術的發展促進了圖像、視頻等數字作品的傳播，但不法分子對圖像內容的惡意篡改，會導致嚴重的后果。當圖像用于司法、醫學、電子商務或工程設計等領域時，需要對圖像進行完整性認證，以判斷圖像是否被篡改。脆弱水印可用來實現圖像完整性認證，當圖像內容發生改變時，脆弱水印也發生改變，根據提取的水印對圖像進行篡改檢測和定位。基于脆弱水印的圖像完整性認證方法是當前研究的熱點。

脆弱水印圖像篡改定位通常分兩類：一類是像素級篡改定位的脆弱水印，一類是分塊級篡改定位的脆弱水印。像素級篡改定位的脆弱水印篡改定位精度高，對于簡單攻擊圖像篡改，可以精確檢測定位，但對于如拼貼攻擊、均值攻擊等復雜攻擊具有一定的局限性；分塊級篡改定位的脆弱水印抗復雜攻擊能力強，能夠準確檢測篡改區域，但其定位精度與分塊大小有關，有較大虛警率。

國內外學者在像素級和分塊級篡改定位上進行了大量研究，來提高脆弱水印篡改定位精度和抗復雜攻擊能力。Yeung首先提出像素級脆弱水印算法，通過驗證密鑰將水印嵌入最低位，算法實現簡單且篡改定位精度高，但無法抵抗復雜攻擊。陳帆等將加密后的水印嵌入最低位，認證時比較像素鄰域中不一致像素數目判定像素的有效性，來抵抗拼貼攻擊，但無法抵抗均值攻擊和僅內容篡改攻擊等復雜攻擊。Tong提出一種分塊級脆弱水印算法，將圖像2×2大小分塊，結合最高有效位和最低有效位來提高篡改檢測能力，能夠檢測出圖像內容篡改，但無法抵抗拼貼攻擊。Kang等人將圖像4×4大小分塊，計算圖像塊的奇異值信息，判斷奇異值的變化對圖像進行篡改檢測，算法能夠抵抗多種復雜攻擊，且漏檢率較低，但存在較大的虛警率，且要求水印和宿主圖像均為等長圖像。

發明內容

針對脆弱水印在圖像篡改檢測中定位精度和抗復雜攻擊不能同時滿足的問題，本發明提出了一種基于復雜攻擊的脆弱水印圖像完整性認證算法。將圖像2×2大小分塊提高定位精度，采用塊驗證和組驗證的認證方式檢測復雜攻擊的圖像篡改，使用非等長圖像置亂變換提高算法的普適性和抗復雜攻擊能力。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種基于復雜攻擊的脆弱水印圖像完整性認證算法，包括如下步驟：

第一步：將彩色圖像進行通道分離，向三個通道嵌入相同脆弱水印，使算法既能檢測多通道篡改也能檢測單一通道篡改。求非等長圖像置亂變換的變換矩陣，對分塊后的圖像進行塊置亂變換。

第二步：將水印信息嵌入圖像的2個LSB平面，每個圖像塊信息由8位二進制數表示。將置亂圖像的2個LSB平面像素值置0后，對圖像塊進行SVD分解，求得塊驗證位和組驗證位組成認證序列。

第三步：根據圖像塊信息計算Logistic混沌序列，將認證序列按照Logistic序列重新排列后嵌入認證平面。將與宿主圖像同樣大小的二值水印與認證平面異或得到含水印的認證平面，將含水印的認證平面替換置亂圖像的2個LSB平面后，進行一定次數的置亂變換得到含水印圖像。

有益效果：

本方法將圖像2×2大小分塊提高了算法的篡改檢測定位精度，采用塊驗證和組驗證的認證方式使得算法能夠檢測復雜攻擊的圖像篡改，使用非等長圖像置亂變換提高算法的普適性和抗復雜攻擊能力。

附圖說明

圖1是基于復雜攻擊的脆弱水印圖像完整性認證算法流程圖；