[發明專利]一種圖像水印方法、系統和電子設備

有效

• 申請號: 202110443175.X
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113012020B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 胡坤;王紅飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院空間應用工程與技術中心
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G16H30/40
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 吳佳

本發明涉及一種圖像水印方法、系統和電子設備，一方面，不會對宿主圖像造成任何內容的修改，有效保護了宿主圖像的完整性，另一方面，通過結合二維經驗模態分解BEMD和奇異值分解算法SVD的優勢，構建第一特征圖像和所述第二特征圖像，以進一步用于版權認證和篡改檢測。通過大量的實驗結果和與現有水印算法的比較證實了本申請的不僅在篡改檢測上具有很好的表現，而且抵抗各種攻擊也表現很好，特別是剪切攻擊、高斯噪聲、中值濾波、圖像增強等攻擊，提高了魯棒性。

背景技術

圖像往往存儲有個人的隱私信息，例如：數字醫學圖像存儲了患者的隱私信息，并在病情診斷過程中發揮著重要的作用。因此，保護病人的私人信息是非常重要的。數字醫學圖像可能在傳播等過程中受到未經授權的人復制和篡改，極大的破環了醫學圖像的醫學價值和侵犯了病人的個人權益。為了更好地保護病人醫學圖像的所有權，以免被人利用和濫用，針對于數字醫學圖像的水印算法已被廣泛的使用。

傳統的水印算法提供的版權保護一般是通過將水印圖像嵌入到宿主圖像中，由于數字醫學圖像的特殊性，這可能會帶來多種問題，具體地：

1)在宿主圖像即數字醫學圖像中插入水印信息即水印圖像不可避免地要修改宿主圖像，即需要對數字醫學圖像進行修改，這可能會造成醫生的誤診，因為任何內容的修改都可能掩蓋病人的真實病情；

2)將水印信息即水印圖像直接插入宿主圖像即數字醫學圖像中，可能導致傳統的水印算法很難平衡魯棒性和不可感知性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種圖像水印方法、系統和電子設備。

本發明的一種圖像水印方法的技術方案如下：

利用二維經驗模態分解算法對宿主圖像進行分解，得到所述宿主圖像對應的第一個固有模態函數和余量，并利用具有預設窗口的奇異值分解算法對所述宿主圖像對應的第一個固有模態函數進行分解得到多個第一特征矩陣，并利用具有預設窗口的奇異值分解算法對所述宿主圖像對應的余量進行分解得到多個第二特征矩陣；

從每個第一特征矩陣中分別獲取同一預設位置對應的元素并進行二值化后，得到第三特征矩陣，從每個第二特征矩陣中分別獲取同一預設位置對應的元素并進行二值化后，得到第四特征矩陣；

對所述宿主圖像對應的水印圖像進行Arnold置亂并進行重復，得到與第三特征矩陣的尺寸一致的第五特征矩陣；

將所述第五特征矩陣與所述第三特征矩陣進行異或操作，得到所述第一特征圖像，并將所述第五特征矩陣與所述第四特征矩陣進行異或操作，得到所述第二特征圖像，以根據所述第一特征圖像和所述第二特征圖像進行版權認證和/或篡改檢測。

本發明的一種圖像水印方法的有益效果如下：

一方面，不會對宿主圖像造成任何內容的修改，有效保護了宿主圖像的完整性，另一方面，通過結合二維經驗模態分解BEMD和奇異值分解算法SVD的優勢，首先，充分發揮BEMD的良好特性，自適應分解宿主圖像為有限數量的固有模態函數和余量。其次，從宿主圖像對應的第一個固有模態函數和余量分別使用奇異值分解算法，并進行二值化操作得到第三特征矩陣和第四特征矩陣；然后，水印圖像使用Arnold變換來增強水印的安全，通過異或操作(XOR)來構建第一特征圖像和所述第二特征圖像，可將第一特征圖像和所述第二特征圖像安全地存儲在版權認證數據庫，以進一步用于版權認證和篡改檢測。通過大量的實驗結果和與現有水印算法的比較證實了本申請的不僅在篡改檢測上具有很好的表現，而且抵抗各種攻擊也表現很好，特別是剪切攻擊、高斯噪聲、中值濾波、圖像增強等攻擊，提高了魯棒性。

本發明的一種圖像水印系統的技術方案如下：

包括分解模塊、二值化模塊、置亂重復模塊和異或操作模塊；