專利名稱：一種自嵌入雙功能圖像水印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理和信息安全領(lǐng)域。本發(fā)明設(shè)計一種自嵌入雙功能圖像水印方法，對數(shù)字圖像同時進行版權(quán)保護和內(nèi)容認證。
背景技術(shù)：
根據(jù)數(shù)字水印的魯棒性，數(shù)字水印算法可以分為魯棒數(shù)字水印算法、脆弱數(shù)字水印算法和半脆弱數(shù)字水印算法。魯棒圖像水印算法[H°]用于對原始圖像進行版權(quán)保護；脆弱圖像水印算法[11_14]用于對原始圖像進行內(nèi)容認證；半脆弱圖像水印算法[15’16]用于在某種程度上同時實現(xiàn)版權(quán)保護和內(nèi)容認證，但往往很難在只嵌入一個半脆弱水印就同時具有很強的抗攻擊魯棒性和很敏感的篡改檢測脆弱性。零水印算法[1’2]是一類特殊的魯棒圖像水印算法，在不改動原始圖像的前提下提取其穩(wěn)定特征產(chǎn)生魯棒零水印實現(xiàn)版權(quán)保護。自嵌入脆弱圖像水印算法是一類特殊的脆弱圖像水印算法，其原理是提取原始圖像的特征產(chǎn)生脆弱水印然后自嵌入到原始圖像，而不是將外在的水印嵌入到原始圖像，其特殊之處就在于利用了自嵌入技術(shù)?，F(xiàn)有圖像水印算法往往存在功能單一的局限性。為了使一個圖像水印算法能同時具備版權(quán)保護和內(nèi)容認證雙重功能，可以在原始圖像中嵌入魯棒水印和脆弱水印兩個水印。脆弱水印因其脆弱性容易遭破壞，所以兩個水印的嵌入順序一般是先嵌入魯棒水印后嵌入脆弱水印。如果兩個水印都是外在的水印，那么一旦嵌入強度控制不好，含兩個水印的圖像的不可見性可能會比較差。本發(fā)明利用自嵌入技術(shù)可以在只嵌入一個水印就使水印算法同時具備版權(quán)保護和內(nèi)容認證雙重功能，其思路是提取原始圖像穩(wěn)定特征產(chǎn)生魯棒特征水印，然后再將魯棒特征水印自嵌入到原始圖像的最低m位使之又具有脆弱性，這樣就能同時實現(xiàn)版權(quán)保護和內(nèi)容認證，而且又具有非常好的不可見性。魯棒特征水印通過判斷最低m位置0后的子塊奇異值范數(shù)的最高位奇偶性產(chǎn)生。版權(quán)保護通過計算提取的魯棒特征水印與原始魯棒特征水印之間的歸一化相關(guān)度(Normalized Correlation, NC)來實現(xiàn)，內(nèi)容認證通過判斷提取的魯棒特征水印與攻擊圖像各子塊每個像素的最低m位的一致性來實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明本發(fā)明能同時實現(xiàn)版權(quán)保護和內(nèi)容認證，而且又有非常好的不可見性。參考文獻[1]溫泉，孫錟鋒，王樹勛.零水印的概念與應(yīng)用[J].電子學報，2003，31 O) 214-216.[2]葉天語.離散余弦變換域抗二次打印-掃描魯棒零水印算法[J].光子學報， 2011,40(1) :142-148.[3]劉瑞禎，譚鐵牛.基于奇異值分解的數(shù)字圖像水印算法[J].電子學報，2001， 29(2) :168-171.[4]SOLANKI Kaushal,MADHOff Upamanyu,MANJUNATH B. S. ,CHANDRASEKARAN Shiv, and EL-KHALIL Ibrahim. “ Print and scan" resilient data hiding in images. IEEE Transactions on Information Forensics and Security,2006,1 (4) :464-478.
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種自嵌入雙功能圖像水印方法，對數(shù)字圖像同時進行版權(quán)保護和內(nèi)容認證。一種自嵌入雙功能圖像水印方法，包括以下三個過程A、原始魯棒特征水印產(chǎn)生及自嵌入。B、魯棒特征水印提取及版權(quán)鑒別。C、篡改檢測。步驟A進一步包括以下內(nèi)容Al 將大小為NXN的原始圖像01分割成互不重疊的nXn子塊，各子塊記為0Bk，
N 9
k代表子塊的序號，且眾二 1,2，· · ·，(―)2。
ηΑ2:每個子塊0 的每個像素的最低m位置0，將得到的各子塊記為OB' k。置位過程為0B' k = bitset(0Bk，j，0)，其中 bitset( ·)為置位函數(shù)，j = 1，2，…，m。
A3:對 OB' k 進行奇異值分解(Singular Value Decomposition，SVD)，產(chǎn)生的奇
異值記為i5j，i代表奇異值的序號，i = 1，2，…，η。 Α4:計算OB' k的奇異值范數(shù)，記為Normk，即
權(quán)利要求
1.一種自嵌入雙功能圖像水印方法，對數(shù)字圖像同時進行版權(quán)保護和內(nèi)容認證，包括以下三個過程A、原始魯棒特征水印產(chǎn)生及自嵌入。B、魯棒特征水印提取及版權(quán)鑒別。C、篡改檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自嵌入雙功能圖像水印方法，步驟A進一步包括以下內(nèi)容Al 將大小為NXN的原始圖像OI分割成互不重疊的nXn子塊，各子塊記為0Bk，k代表子塊的序號，且眾二 1,2,…，(―)2。Α2:每個子塊0 的每個像素的最低m位置0，將得到的各子塊記為OB' k。置位過程 % =OB' k = bitset(0Bk，j，0)，其中 bitset( ·)為置位函數(shù)，j = 1，2，…，m。A3:對OB' k進行奇異值分解，產(chǎn)生的奇異值記為( ，i代表奇異值的序號，i = 1， 2, ".,η。A4 計算OB' k的奇異值范數(shù)，記為Normk,即;Vor =控(武)2。A5 通過提取Normk的最高位奇偶性產(chǎn)生原始魯棒特征水印W。如果Normk的最高位數(shù)字為偶數(shù)，則Wk = O ；否則，Wk = 1，Wk為W的第kbit。例如，如果Normk = 78，其最高位是 7，為奇數(shù)，則此時Wk= 1。原始魯棒特征水印W保存在認證中心用于版權(quán)鑒別和內(nèi)容認證。 A6:將Wk自嵌入OB' k每個像素的最低m位得到含水印子塊0B〃 k，0B〃 k重組后得到含水印圖像0Γ。自嵌入過程為0B〃 k = bitset(0B' k，j，Wk)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自嵌入雙功能圖像水印方法，步驟B進一步包括以下內(nèi)容Bl 將大小為NXN的攻擊后的含水印圖像AI分割成互不重疊的nXn子塊，各子塊記N ,% ABk, k代表子塊的序號，且眾=1,2，…，(―)2 οη82 4 的每個像素的最低m位置0，將得到的各子塊記為AB' k。置位過程為AB' k =bitset(ABk，j，0)，其中 bitset( ·)為置位函數(shù)，j = 1，2，…，m。B3:對 AB' k 進行奇異值分解，產(chǎn)生的奇異值記為《'.，i代表奇異值的序號，i = 1,2,…，η。 Β4:計算AB' k的奇異值范數(shù)，記為Norm' k，即Norm:=挖(《)2 。B5:通過提取Norm' k的最高位奇偶性提取魯棒特征水印W'。如果Norm' k的最高位數(shù)字為偶數(shù)，則W' k = 0;否則，W' k=l，W' k為W'的第libit。B6:計算W和W'之間的歸一化相關(guān)度鑒別版權(quán)。歸一化相關(guān)度定義為
4.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的一種自嵌入雙功能圖像水印方法，步驟c進一步包括以下內(nèi)容Cl 將攻擊后的含水印圖像AI分割成互不重疊的ηΧη子塊，各子塊記為ABk，k代表子塊的序號，且
全文摘要
現(xiàn)有圖像水印方法往往存在功能單一的局限性。利用自嵌入技術(shù)提出一種雙功能水印方法。在嵌入端，首先將原始圖像分成不重疊子塊，將各子塊每個像素最低m位置0，再將最低m位置0后的子塊進行奇異值分解，提取奇異值范數(shù)最高位奇偶性產(chǎn)生原始魯棒特征水印，再將原始魯棒特征水印嵌入各子塊每個像素最低m位得到含水印圖像。檢測端計算提取的魯棒特征水印與原始魯棒特征水印之間的歸一化相關(guān)度進行版權(quán)鑒別，判斷提取的魯棒特征水印與攻擊圖像各子塊每個像素最低m位的一致性進行篡改檢測實現(xiàn)內(nèi)容認證。本發(fā)明具有良好不可見性。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明具有強魯棒性，且能精確定位篡改位置和區(qū)分篡改類型。因此，本發(fā)明具有版權(quán)保護和內(nèi)容認證雙重功能。
文檔編號G06T1/00GK102194209SQ20111014105
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者葉天語 申請人:浙江工商大學