[發明專利]一種數字水印嵌入方法和系統、提取方法和系統

在審

• 申請號: 202011067334.2
• 申請日: 2020-10-06
• 公開（公告）號: CN112233006A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 胡萌;胡祺;桂賓;鄧天平;胡國亮;王棟云;趙慶珍
• 申請（專利權）人: 武漢烽火凱卓科技有限公司
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 方菲

本發明提供了一種數字水印嵌入方法和系統、提取方法和系統，其嵌入方法包括如下步驟：獲取具有圓形角度信息的QR模板水印圖像；將載體圖像進行分塊并進行DCT變換；將經過DCT變換的載體圖像和所述具有圓形角度信息的模板水印圖像按照量化嵌入規則進行嵌入，得到含水印圖像。本發明首先利用QR的原理結構進行壓縮，降低了嵌入水印的信息量；同時，本方法實現的水印在不可感知性上，和抵抗裁剪、幾何攻擊、各種噪聲的多重攻擊上都具有較好的魯棒性，也可以用于抵抗屏攝的攻擊。

技術領域

本發明涉及數字水印領域，特別涉及一種數字水印嵌入方法和系統、提取方法和系統。

背景技術

目前，隨著各種計算機數據交換技術特別是網絡技術的迅速發展，各種多媒體信息的交換與傳遞變得非常方便與快捷，這在便于人們交流的同時，也導致各種版權問題發生異常頻繁。在這種情況下，數字水印作為保護數字媒體信息安全的有效方式，引起了人們的注意。

目前在數字水印嵌入方面，主要利用人類視覺系統(Human Visual System,HVS)分辨率的在自然條件下受到的限制，嵌入的信號頻率低于HVS的門限，人類視覺系統就無法感受到信號的變化，從而實現嵌入水印的隱蔽性。

常見的水印信息可分為兩類：1)有意義水印信息，明文水印圖像是其典型的代表，但可嵌入的信息容量有限；2)無意義水印信息，主要包括具備某些統計特征的偽隨機序列。相比之下，QR碼(Quick Responce Code)作為一種矩陣式二維碼，具有可靠性、占用空間小、糾錯性能強和全方位識讀等優點。因此，將QR碼作為水印信息有助于提高算法的魯棒性和不可感知性。然后結合角度編碼達到高水印容量的目的，之后通過構建具有角度特征的模板水印，將水印信息以更加穩健的方式嵌入數字圖像中。

DCT(Discrete Cosine Transform,離散余弦變換)被廣泛應用于數字水印領域，一般是在圖像的DCT變換域上選擇中低頻系數疊加水印信息。本系統將DCT變換應用于水印算法中，在不可感知性和抗壓縮、各種攻擊上都具有較好的魯棒性。

發明內容

本發明針對現有數字水印的可靠性差、占用空間大、魯棒性差等技術問題，在發明的第一方面提供了一種數字水印嵌入方法，包括如下步驟：

獲取具有圓形角度信息的QR模板水印圖像；

將載體圖像進行分塊并進行DCT變換；

將經過DCT變換的載體圖像和所述具有圓形角度信息的模板水印圖像按照量化嵌入規則進行嵌入，得到含水印圖像。

在發明的一些實施例中，所述獲取具有圓形角度信息的QR模板水印圖像包括如下步驟：隨機生成一個具有方向性和周期性的模板水印；根據所述模板水印的QR碼信息和基礎圓形模板生成具有圓形角度模板水印。

進一步的，根據任意一個基礎模板水印按照如下公式進行變換，得到一個具有方向性和周期性的模板水印：

其中，W₀(x,y)表示一個任意的基礎模板水印，W₁(x,y)表示W₀(x,y)經過方向性和周期性變換得到的模板水印，N₀和N₁分別代表水平方向和垂直方向上重復的次數。

進一步的，所述根據所述模板水印的QR碼信息和基礎圓形模板生成具有圓形角度模板水印包括如下步驟：

將水印的QR碼進行解碼并獲取角度信息；

根據所述角度信息對基礎圓形模板水印進行對應的旋轉，得到具有角度特征的圓形角度模板水印W^θ(x,y)，其中θ表示旋轉角度。