一種基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法
2023-07-11 08:26:01
專利名稱：一種基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法
技術領域：
本發明涉及一種數字水印技術，特別涉及一種基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法。
背景技術：
網際網路與數字媒體技術飛速發展，信息媒體的數位化對傳統的媒體傳播產生了很大的影響。數位技術的發展弊益皆有，在信息提速的同時，媒體信息安全性保障面臨尖銳課題——數字產品的侵權、盜版和隨意篡改。與普通媒體相比，數字媒體更加便捷，開放， 因此，數字媒體的版權保護與信息完整性保證已逐漸成為人們迫切需要解決的一個重要問題，數位技術的信息安全受到了嚴峻的考驗，數字水印技術就是在這種需求下迅速發展起來的。
數字水印技術通過在原始媒體數據中嵌入秘密信息——水印來證實該數據的所有權歸屬。水印可以是代表所有權的文字、產品或所有二維圖像、視頻或音頻數據、隨機序列等。從圖像處理的角度看，嵌入水印信號可以視為在強背景下迭加一個弱信號，只要迭加的水印信號強度低於人類視覺系統的對比度門限，人憑肉眼就無法感到信號的存在。因此可以將具有特定意義的、與載體內容相關或不相關的標記(水印)，利用數字嵌入的方法， 隱藏在載體，即數字圖像、聲音、文檔、圖書、視頻等數字產品中，用以證明創作者對其作品的所有權，並作為鑑定、起訴非法侵權的證據。同時通過對水印的檢測和分析來保證數字信息的完整性和可靠性，從而成為智慧財產權保護和數字多媒體防偽的有效手段。數字水印的研究涉及資訊理論、編碼理論、通信原理、信號處理、信息安全等多學科多門類。近年來數字水印技術在數字信息的版權保護與完整性認證方面得到了迅猛發展，具有良好的應用前景。
數字水印技術作為一個跨多領域、多學科(數位訊號處理、圖像處理、模式識別、 數字通信、多媒體技術、密碼學、語音處理等)的技術體系，由於它與具體的應用密切相關， 因此每個研究人員介入的角度、採用的研究方法和設計策略也各不相同，但都是圍繞著實現數字水印的各種基本特徵進行設計，這也決定了數字水印技術研究成果的多樣性以及數字水印技術研究的不完善性。發明內容
本發明是針對現在數字水印技術缺乏多樣性和不完善性的問題，提出了一種基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法，通過研究提升小波變換在數字圖像中的嵌入及提取方法，使該水印方法在魯棒性和不可察覺性之間取得最佳平衡，並儘可能實現較低的算法複雜度以滿足實際應用的要求。
本發明的技術方案為一種基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法，包括如下具體步驟I)水印圖像的構造任意選擇水印圖像後，採用圖像處理中的置亂技術對水印圖像進行進一步的處理，通過對水印圖像進行置亂處理，實現了對其進行加密，置亂後的水印圖像4用表示，水印大小為■ \，並將水印按列展開成行向量;2)數字水印的嵌入得到構造好的水印圖像後，按以下步驟將水印嵌入待保護的數字圖像中，a :對宿主圖像進行小波的s級提升分解，得到一個低頻子帶圖￡￡3, LL5子帶小波係數矩陣Zf(Xj)尺寸要大於嵌入水印的尺寸；B :確定一個閾值T,尋找滿足f; (Xj) > Γ的重要性係數，並用建立的矩陣料U)來記錄重要性係數的位置，如果是重要性係數,則在矩陣相應位置記錄I,反之則為O ;C :按照 υ)矩陣記錄的重要性係數的位置，按列循環，一次嵌入水印信息W(I)， 採用下述嵌入公式
權利要求
1.一種基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法，其特徵在於，包括如下具體步驟 1)水印圖像的構造任意選擇水印圖像後，採用圖像處理中的置亂技術對水印圖像進行進一步的處理，通過對水印圖像進行置亂處理，實現了對其進行加密，置亂後的水印圖像用表示，水印大小為，並將水印按列展開成行向量； 2)數字水印的嵌入得到構造好的水印圖像後，按以下步驟將水印嵌入待保護的數字圖像中， A :對宿主圖像進行小波的S級提升分解，得到一個低頻子帶圖, Lk子帶小波係數矩陣A3(U)尺寸要大於嵌入水印的尺寸； B :確定一個閾值T,尋找滿足> T的重要性係數，並用建立的矩陣來記錄重要性係數的位置，如果Zf(U)是重要性係數，則在Mu)矩陣相應位置記錄1，反之則為O ; C :按照料U)矩陣記錄的重要性係數的位置，按列循環，一次嵌入水印信息W(Ar)，採用下述嵌入公式，並且當嵌入的二值水印信息W(幻為I時，將Jl)矩陣記錄為2，產生一個記憶矩陣，式中，Of為水印的嵌入強度; D :按照修改後的低頻子帶係數和其他高頻子帶係數，進行s級逆向提升小波變換，得到嵌入水印的重構圖像； 3)數字水印的提取在數字圖像中嵌入數字水印後，水印圖像的提取步驟如下所示 a:對含水印的載體圖像進行s級提升小波變換，得到低頻子帶係數矩陣(U)，與低頻子帶相對應，同樣的方法形成組合高頻子帶係數矩陣; b :根據記憶矩陣所記錄的重要性係數的位置，按列循環根據下式進行處理
2.根據權利要求I所述基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法，其特徵在於，所述步驟I)中的置亂過程可以在數字圖像的空間域上進行，也可以在圖像的頻率域上進行。
3.根據權利要求I所述基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法，其特徵在於，所述a值的大小控制著水印的不可見性和魯棒性，of值越大，則嵌入水印能量越大，水印的魯棒性越好，但其不可見性變差，為了保證嵌入水印後原圖像的不可見性及從數字圖像中提取水印的效果，水印的嵌入強度 值的範圍在2-50之間進行選擇。
全文摘要
本發明涉及一種基於提升小波的數字水印嵌入及提取方法，待嵌入水印的圖像進行提升小波分解後，將二值水印按重要性係數關係嵌入圖像中，並且在嵌入圖像的同時增加一個記憶矩陣。在提取水印時，通過比較原圖與嵌入水印的重構圖像的矩陣每個坐標的大小並且聯繫記憶矩陣，能夠很好的提取水印，可以同時滿足魯棒性與不可見性。對於加強數字水印以及有損壓縮、局部剪裁和濾波攻擊等具有非常強的魯棒性。從水印可見性的角度，本方法也以一種更好可視效果出現。因此，本方法能夠應對日常對圖像操作所產生的影響，不但可以應用數字圖像的保護，也可以推廣至包含聲音、視頻在內的各種數字媒體保護，具有較好的現實意義。
文檔編號G06T1/00GK102930498SQ201210451140
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月13日 優先權日2012年11月13日
發明者夏飛, 張 浩, 彭道剛, 李輝, 馬青雲, 黃恆孜, 權亞蕾 申請人:上海電力學院