一種抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法
2023-12-06 11:34:06 1
專利名稱：一種抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法
技術領域：
本發明涉及一種水印防偽方法，尤其涉及一種抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法。
背景技術：
數字水印作為一種新穎的信息隱藏技術，為解決開放性網絡上的版權保護、來源認證、篡改認證、網上發行、用戶跟蹤和身份認證等一系列問題提供了嶄新的解決思路。但現在人們大多把注意力集中到了針對數字圖像、音頻和視頻的數字水印技術的研究，涉及到以文檔和二值圖像作為載體的數字水印算法的研究卻很少，以文檔和二值圖像作為載體的數字水印算法的設計難點在於文檔或二值圖像僅僅用兩個不同的灰度值就能表示整個圖像，幾乎沒有什麼紋理和細節可言，有的僅僅是不同的幾何形狀，利用這樣的載體很難設計出符合數字水印要求的算法來。但是文檔和二值圖像的應用十分廣泛，包括數字籤章和手寫籤名、文字等，其保護問題的研究從實際到理論都具有重要意義，而現在既能提供數字域的驗證功能，也能提供數模和模數變換處理後以文檔和二值圖像作為載體的防偽功能的實例很少，一般的電子加密技術或數字水印算法僅僅對文檔提供數字域的防偽功能，不能抵抗幾何攻擊和類似列印掃描的模數數模攻擊，在模擬域不能起到防偽的功能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，通過採用一種二值數字水印算法，在選定的保護對象的特定區域嵌入一種包含了特殊信息的二值數字水印的辦法，使這個特定區域具有數字域和模擬域雙重防偽的功能，既能提供數字域的驗證功能，也能提供數模模數處理後的防偽功能；不僅能保護數字域文檔，也能保護經數模變換後的紙質文檔；既能實現在線驗證也能實現離線防偽；通過該方法生成的數字籤章能夠逼近傳統籤章功能，不僅能蓋在合同等文檔的空白處，也能加蓋在有文字、圖案的複雜背景處。
一種抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，包括以下步驟a)水印嵌入過程，採用二值數字水印算法，在選定的保護對象特定區域嵌入一種包含特殊信息的二值數字水印；b)水印提取判決過程其特徵在於選定的特定區域包括前景圖像和背景圖像，在水印嵌入前先對前景圖像進行加暈處理，加入與背景相區別的光暈，將前景圖像與背景區域區別開來，對前景圖像進行分塊劃分，塊的所有像素都在前景圖像內部時才嵌入水印信息。分塊劃分後，在前景圖像設置反映前景圖像幾何特徵的同步信號，以保證在提取水印時能達到同步，克服在類似列印掃描的數模/模數轉換過程中可能引入的失同步。對前景圖像以柵格掃描順序逐塊按照兩種塊模式嵌入水印，塊模式與1/0相對應分為兩類第一類對圖像塊不作處理，第二類按照預定義的值修改圖像塊中心部分的像素值；反之亦可；也可通過將第一類圖像塊中心像素變暗，第二類圖像塊中心像素增亮來實現。水印信息為需要保護的重要信息的二值化序列。所述圖像塊中心部分的範圍取決於前景分塊的大小；修改後圖像塊中心部分的像素值向外呈環形逐漸變化至接近前景圖像的像素值。水印提取判決時對需要驗證或鑑定真偽的文檔首先將前景圖像從背景中提取出來，進行同步處理；用與嵌入前相同的塊劃分方法對選擇的特定區域進行劃分；計算圖像塊像素值方差，與一個給定的閾值進行比較提取水印，如當方差大於給定閾值時，判決該塊嵌入的水印信息為1，當方差小於等於該給定的閾值時，判決該塊嵌入的水印信息為0，使用相關性判決來判斷所有提取出來的水印序列的有效性。
本發明提供的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法在數字域為半易損算法，在模擬域是能抵抗數模(列印、印刷等)、模數(掃描、數碼拍攝等)過程出現的幾何攻擊的魯棒算法。
本發明的有益效果1.通過增設了加暈處理，將前景圖像與背景區域區別開來，有利於在提取水印預處理時準確分割前景圖像和背景區域。
2.通過增設塊的劃分，保證僅在塊的所有像素都在前景圖像內部時塊才可以作為水印的載體嵌入水印信息，最大限度防止原始圖像的失真。
3.通過同步信號的設置克服了類似列印掃描的數模模數轉換過程中引入的幾何形變問題。
4.通過在選定的保護對象的特定區域嵌入一種包含了特殊信息的二值水印的辦法，防止失真的同時巧妙地嵌入大量的水印信息。
5.採用圖像塊像素值方差對塊的像素分布進行描述，並據此作出水印判決，科學有效而簡潔地完成了水印信息提取和判決，對於像素值的擾亂具備更高的魯棒性，能更好地抵抗數模模數過程的信號衰減，實現數字文檔在模擬域的防偽保護功能。
圖1是本發明實施例1的水印嵌入的流程圖；圖2是本發明實施例1受抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法保護的文檔傳輸過程；圖3是本發明實施例1的水印提取判決流程圖；圖4是本發明實施例1中未嵌入水印信息的企業公章的示意圖；圖5是本發明實施例1嵌入水印信息企業公章的示意圖；圖6是本發明實施例1有文字背景的嵌入水印信息的企業公章的示意圖；圖7是本發明實施例1對前景圖像中可嵌入水印信息圖像塊的示意圖；圖8是本發明實施例1中水印比特1或0對應的兩種圖像塊模式；圖9是本發明實施例2中未嵌入水印信息的企業公章的示意圖；圖10是本發明實施例2中嵌入水印信息企業公章的示意圖；圖11是本發明實施例2的水印嵌入的流程圖；圖12是本發明實施例2中水印比特1或0對應的兩種圖像塊模式；圖13是本發明實施例2中受抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法保護的文檔傳輸過程。
具體實施例方式
下面結合企業公章的水印嵌入和水印提取判決過程，通過實施例對本發明作進一步闡述；實施例1抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法的整個嵌入和檢測過程可細分為如下步驟進行描述a)水印嵌入前預處理；b)水印嵌入；c)加水印文檔可能經歷的傳輸過程；d)水印提取前預處理；e)水印提取判決。圖1示出a)水印嵌入前預處理和b)水印嵌入過程；圖2示出受抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法保護的文檔傳輸過程；圖3包含d)水印提取前預處理和e)水印提取判決；圖4示出未嵌入水印信息的企業公章，它是按照國家要求幾何尺寸定製的企業公章，稱為原始圖像；其背景為白色，前景圖像(即中間的五角星、「天印籤章測試專用章」字、圓環)為紅色，r為該紅色的象素值。實際應用中前景圖像也可以是其他單一顏色和形狀的印章、籤章圖案。圖5示出嵌入水印信息後的企業公章。圖6示出嵌入水印後的印章加蓋在複雜背景上的情形。設定解析度為每英寸P像素，普通的企業公章大小為D×D，五角星的外接圓半徑寬度不小於l個像素，本例中設定D為496，l為93。
原始水印信息5為需要保護的重要信息的二值化序列W＝{wj，j＝1，2，...，M}，wj∈{0，1}，M為序列長度，這個重要信息可以包括文檔真實性信息、證書信息和糾錯碼，視不同的應用而定，為了提高安全性利用私鑰將水印信息置亂後再進行嵌入，私鑰的形式多樣，要求使用方或授權方獨有。
a)水印嵌入前預處理如圖1示出，選定區域前景圖像1在本例中即為上述的企業公章，在前景圖像的邊緣添加淺色的、不同於背景和前景顏色的、不易察覺的光暈，稱為加暈處理2，意在將前景圖像與背景區域區別開來，有利於在提取水印預處理時準確分割前景圖像和背景區域。這樣在前景圖像與文檔背景疊加時，二值化後二者之間是不連通的，我們就可以利用如求區域生長的算法來提取前景圖像。
首先在企業公章五角星和圓圈的外側加上寬度為width個像素的光暈2，這些像素值為接近背景色r的像素值s。
然後進行塊劃分處理3，本發明僅僅對前景圖像進行分塊劃分，意在前景圖像內部嵌入水印，不破壞前景圖像邊緣；塊的所有像素都在前景圖像內部時才能進行水印嵌入。如圖7示出，對有色圓環進行分塊劃分，對劃分所得到塊19而言，所有像素都在前景圖像內部，標誌此塊為可嵌入水印區域；對劃分所得塊20而言，它的部分像素已經不屬於圓環這個前景圖像，不能作為可嵌入水印的塊，否則將有可能破壞圓環邊緣。塊劃分的數目根據二值化水印序列的長度確定和同步信號長度決定；同步信號長度在下面進行描述。本例中對選定區域的前景圖像進行塊劃分3，分塊大小設定為d×d，當某個塊的像素都在前景圖像內部時，標記此塊為可嵌入水印區域。
分塊完成後選擇能代表前景圖像幾何特徵的n(n＞＝3)個圖像塊設置同步信號4，以保證在提取水印時能達到同步，克服在列印掃描過程中可能引入的同步攻擊，即幾何形變；設置同步信號的同時也犧牲了n個比特的水印容量。所以在上述塊劃分3時要求可嵌入水印塊至少為M+n塊，M為原始水印信息5的序列長度。本例中通過增加塊中心區域的亮度把上下左右四邊中間的塊設置為同步信號4。
在數字域，背景區域可能是完全空白的文檔空隙，也有可能是邊緣清晰的各種文字；在模擬域，經過列印和掃描兩個複雜過程的信號衰減，背景區域可能是對應於數字域的空白區帶有均勻或不均勻的噪聲，也有可能是帶有噪聲的文字背景，如圖6。本發明在圖像預處理時加入的前景圖像邊緣光暈使我們在水印提取前將前景圖像與背景分離開來變得簡單和容易了，同步信號的設置是正確提取水印信息的前提之一。
b)水印嵌入過程水印嵌入過程7為圖1示出的水印嵌入流程圖的重要組成部分。本發明按照柵格掃描方式逐塊嵌入原始水印信息5。如上所述，僅僅在塊的所有像素都在前景圖像內部時塊才可以作為水印的載體嵌入水印信息。
水印的嵌入通過對不同的水印信息設置不同的塊模式來體現，這種塊模式在如圖3示出的水印提取裡應該容易分辨。圖8示出塊模式的劃分實例。塊模式分為兩類，第一類保持圖像塊原狀不作修改21，第二類採用預定義的像素值取代圖像塊中心部分像素值22。例當wj為0時不對圖像塊進行改動，當wj為1時將圖像塊中心部分的像素的像素值設置為接近r但不同於r的值g，反之亦可。
圖像塊中心部分的範圍依賴於前景圖像分塊的大小。當需要修改圖像塊中心部分的像素值時，一般是使整個中心部分的像素值都為g；考慮到視覺可接受度時修改中心部分的像素值呈環形向外使g逐漸接近前景圖像顏色r，這樣得到的前景圖像質量非常好，易於讓人接受。
實施例中按照柵格掃描方式掃描標記為可嵌入水印信息的區域，根據私鑰6將原始水印信息5置亂後嵌入其中。本實施例中兩種不同的塊模式設為水印信息為比特1時對應塊中心像素值由內到外逐漸減小接近前景圖像像素值，水印信息為比特0時對應塊不做改變。
c)加水印文檔可能經歷的傳輸過程如上所述，圖4示出文檔選定區域即本例中的企業公章，嵌入水印後成為如圖5示出圖像，視覺可接受度高。如圖2示出，在文檔選定區域嵌入水印後得到具有防偽功能的文檔8，整個文檔可能經過列印9後以紙質文檔的模擬形式傳遞；在需要對文檔真實性進行驗證時將紙質文檔通過掃描過程10重新轉換為數字形式的待鑑定文檔12。具有防偽功能的文檔8也可能直接在數字域存儲傳遞11，成為待鑑定文檔12。
d)水印提取前預處理包含水印信息企業公章，即防偽文檔8，經列印9，以紙質文檔的形式表現，經掃描10變成數字域的待鑑定文檔12，或包含水印信息企業公章經數字傳輸過程11，仍為數字域的待鑑定文檔12。這種經過模擬域或數字域傳輸得到的待鑑定文檔12進入水印提取判決前的預處理。如圖3示出，這個步驟主要包括前景圖像的提取13和同步恢復14。首先利用求區域生長的算法和加入的光暈來提取企業公章前景圖像13，然後採用snake爬蟲算法找到面積最大的4個空穴點，計算其形心，可以認為得到的四個形心坐標就是步驟a)水印嵌入前預處理中設置的同步信號坐標；由此進行同步恢復14；根據檢測到的同步信號將前景圖像進行與步驟a)水印嵌入前預處理相同的塊劃分15，標誌可能嵌入水印信息的塊，前景圖像內部的塊進入水印提取判決步驟。
e)水印提取判決如圖3示出，由塊劃分15，標誌可能嵌入水印信息的塊，進行水印信息提取16，並通過私鑰17(即圖1中6)對提取出的水印進行反置亂。
前景圖像經過列印/掃描過程後即使是沒有經過像素修改的圖像塊區域的像素值也不再與原始像素值一致，而是引入了各種噪聲。為了克服列印/掃描這兩個數模/模數過程帶來的像素值擾動等噪聲，本發明採用圖像塊標準方差σ對圖像塊像素的分布進行描述，並根據一個給定或者自適應確定的閾值T對每個塊嵌入的水印是0還是1進行判決。
水印信息提取16的具體過程如下計算c)水印提取前預處理中標誌為可嵌入水印信息塊的像素值的標準方差sj，σj≥T時判決該塊嵌入的水印信息wj為1，當σj＜T時判決該塊嵌入的水印信息wj為0。自適應確定閾值T時，需要計算選定區域所有嵌入水印圖像塊的方差σjj=1LNmn(xm,n-x)2]]>其中第j塊圖像塊的大小為L×N，m/n分別為像素的行/列序號。設α為一個根據大量實驗經驗確定的常數，閾值T自適應確定為
T=jMj/M]]>從每個塊中提取出來的水印比特形成一個水印序列信息。
本發明採用相關判決法判斷提取出來的水印序列是否有效設提取出來的水印序列為w′，計算w′與原始水印序列5W之間的相關係數ρ＝W·W′/M(·表示兩個向量之間的內積)，並根據大量的試驗數據和一個應用要求的漏警概率Pe0推斷出的閾值ρthr進行判決。
thr=2erfc-1(2Pe0),]]>其中erfc-1是誤差互補函數erfc(x)=2xe-t2dt]]>的逆函數，σ是前景圖像的標準方差，在實際中由上面計算出來的方差閾值T表示thr=2Terfc-1(2Pe0)]]>由於經過不同傳輸途徑得到的前景圖像計算出的方差閾值T不一樣，ρthr的取值並不恆定，是自適應於被測試圖像的。當ρ≥ρthr時w′與W一致，判斷水印W存在；當ρ＜ρthr時w′與W不一致，判斷水印W不存在，最終得到可置信的判決結果18。
實施例2抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法的整個嵌入和檢測過程可細分為如下步驟進行描述f)水印嵌入前預處理；g)水印嵌入；h)加水印文檔可能經歷的傳輸過程；i)水印提取前預處理；j)水印提取判決。圖11示出f)水印嵌入前預處理和g)水印嵌入過程；圖13示出受抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法保護的文檔可能經歷的傳輸過程；i)水印提取前預處理和j)水印提取判決過程與實施例1中相同，如圖3所示。圖9示出未嵌入水印信息的企業公章，它是按照國家要求幾何尺寸定製的企業公章，稱為原始圖像；其背景為白色，前景圖像(即中間的五角星、「天印籤章測試專用章」字、圓環)區別於實施例1為藍色，r為該藍色的象素值。實際應用中前景圖像也可以是其他單一顏色和形狀印章、籤章圖案。圖10示出嵌入水印信息後的企業公章。設定解析度為每英寸P像素，普通的企業公章大小為D×D，五角星的外接圓半徑寬度不小於l個像素，本例中設定D為496，l為93。
原始水印信息27為需要保護的重要信息的二值化序列W＝{wj，j＝1，2，...，M}，wj∈{0，1}，M為序列長度。這個重要信息可以包括文檔真實性信息、文檔籤署者身份信息和糾錯碼，視不同的應用而定。為了提高安全性利用私鑰28將水印信息置亂後再進行嵌入。私鑰的形式多樣，要求使用方或授權方獨有。
f)水印嵌入前預處理如圖11示出，選定區域前景圖像23在本例中即為上述的企業公章。
如圖11示出，首先進行塊劃分處理24。本發明僅僅對前景圖像進行分塊劃分，意在前景圖像內部嵌入水印，不破壞前景圖像邊緣；塊的所有像素都在前景圖像內部時才能進行水印嵌入。與實施例1中相同，對有色圓環進行分塊劃分，如圖7示出，對劃分所得到塊19而言，所有像素都在前景圖像內部，標誌此塊為可嵌入水印區域；對劃分所得塊20而言，它的部分像素已經不屬於圓環這個前景圖像，不能作為可嵌入水印的塊，否則將可能破壞圓環邊緣。塊劃分的數目根據二值化水印序列的長度確定和同步信號長度決定；同步信號長度在下面進行描述。本例中對選定區域的前景圖像進行塊劃分24，分塊大小設定為d×d，當某個塊的像素都在前景圖像內部時，標記此塊為可嵌入水印區域。
分塊完成後選擇能代表前景圖像幾何特徵的n(n＞＝3)個圖像塊設置同步信號25，以保證在提取水印時能達到同步，克服在列印掃描過程中可能引入的同步攻擊，即幾何形變；設置同步信號的同時也犧牲了n個比特的水印容量。所以在上述塊劃分24時要求可嵌入水印塊至少為M+n塊，M為原始水印信息27的序列長度。本例中通過增加塊中心區域的亮度把上下左右四邊中間的塊設置為同步信號25。
然後，在前景圖像的邊緣添加淺色的、不同於背景和前景顏色的、不易察覺的光暈，稱為加暈處理26，意在將前景圖像與背景區域區別開來，有利於在提取水印預處理時準確分割前景圖像和背景區域。這樣在前景圖像與文檔背景疊加時，二值化後二者之間是不連通的，我們就可以利用如求區域生長的算法來提取前景圖像。首先在企業公章五角星和圓圈的外側加上寬度為width個像素的光暈26，這些像素值為接近背景色r的像素值s。
在數字域，背景區域可能是完全空白的文檔空隙，也有可能是邊緣清晰的各種文字；在模擬域，經過列印/印刷和數碼拍攝兩個複雜過程的信號衰減，背景區域可能是對應於數字域的空白區帶有均勻或不均勻的噪聲，也有可能是帶有噪聲的文字背景，如實施例1中的圖6示出。本發明在圖像預處理時加入的前景圖像邊緣光暈使我們在水印提取前將前景圖像與背景分離開來變得簡單和容易了。同步信號的設置是正確提取水印信息的前提之一。
g)水印嵌入過程29水印嵌入過程29為圖11示出的水印嵌入流程圖的重要組成部分。本發明按照柵格掃描方式逐塊嵌入原始水印信息27。如上所述，僅僅在塊的所有像素都在前景圖像內部時塊才可以作為水印的載體嵌入水印信息。
水印的嵌入通過對不同的水印信息設置不同的塊模式來體現，這種塊模式在如圖3示出的水印提取裡應該容易分辨。圖12示出塊模式的劃分實例。塊模式分為兩類，第一類圖像塊中心部分像素變暗31，第二類採用預定義的像素值增亮圖像塊中心部分32。例當wj為0時將圖像塊中心部分變暗，當wj為1時將圖像塊中心部分的像素的像素值設置為接近r但不同於r的值g，反之亦可。與實施例1不同的是第一類圖像塊中心部分像素變暗31，這是因為在列印/印刷和數碼拍攝掃描過程中引入的噪聲在顏色較暗的部分表現不明顯，此舉可進一步克服實例中數模模數轉換過程的影響。
圖像塊中心部分的範圍依賴於前景圖像分塊的大小。當需要修改圖像塊中心部分的像素值時，一般是使整個中心部分的像素值都為g；考慮到視覺可接受度時修改中心部分的像素值呈環形向外使g逐漸接近前景圖像顏色r，這樣得到的前景圖像質量非常好，易於讓人接受。
實施例中按照柵格掃描方式掃描標記為可嵌入水印信息的區域，根據私鑰28將原始水印信息23置亂後嵌入其中。本實施例中兩種不同的塊模式設為水印信息為比特1時對應塊中心像素值由內到外逐漸減小接近前景圖像像素值，水印信息為比特0時對應塊中心像素值由內到外逐漸增大接近前景圖像像素值。
h)加水印文檔可能經歷的傳輸過程如上所述，圖9示出文檔選定區域即本例中的企業公章，嵌入水印後成為如圖10示出圖像，視覺可接受度高。如圖13示出，在文檔選定區域嵌入水印後成為具有防偽功能的文檔33，整個文檔可能經過列印或印刷34後以紙質文檔的模擬形式傳遞；在需要對文檔真實性進行驗證時，將紙質文檔通過數碼拍攝過程35重新轉換為數字形式的待鑑定文檔37。具有防偽功能的文檔33，整個文檔也可能直接在數字域存儲傳遞36，成為待鑑定文檔37。防偽功能的文檔33和待鑑定文檔37i)水印提取前預處理包含水印信息企業公章，即防偽文檔8(圖13中33)，經列印/印刷34，以紙質文檔的形式表現，經數碼拍攝35變成數字域的待鑑定文檔37，或包含水印信息企業公章經數字存儲傳輸過程36，仍為數字域的待鑑定文檔37，即圖3中待鑑定文檔12。這種經過模擬域或數字域傳輸得到的待鑑定文檔12進入水印提取判決前的預處理。如圖3示出，這個步驟主要包括前景圖像的提取13和同步恢復14。首先利用求區域生長的算法和加入的光暈來提取企業公章前景圖像13，然後採用snake爬蟲算法找到面積最大的4個空穴點，計算其形心，可以認為得到的四個形心坐標就是步驟f)水印嵌入前預處理中設置的同步信號坐標；由此進行恢復同步的處理14；根據檢測到的同步信號將前景圖像進行與步驟f)水印嵌入前預處理相同的塊劃分15，標誌可能嵌入水印信息的塊，前景圖像內部的塊進入水印提取判決步驟。
j)水印提取判決由塊劃分15，標誌可能嵌入水印信息的塊，進行水印信息提取16，並通過私鑰17(即圖11中28)對提取出的水印反置亂。前景圖像經過數模/模數過程後，即使是沒有經過像素修改的圖像塊區域的像素值也不再與原始像素值一致，而是引入了各種噪聲。為了克服模數/數模這兩個過程帶來的像素值擾動等噪聲，本發明採用圖像塊標準方差σ對圖像塊像素的分布進行描述，並根據一個給定或者自適應確定的閾值T對每個塊嵌入的水印是0還是1進行判決。
水印信息提取16具體過程如下計算c)水印提取前預處理中標誌為可嵌入水印信息塊的像素值的標準方差sj，σj≥T時判決該塊嵌入的水印信息wj為1，當σj＜T時判決該塊嵌入的水印信息wj為0。自適應確定閾值T時，需要計算選定區域所有嵌入水印圖像塊的的方差σjj=1LNmn(xm,n-x)2]]>其中第j塊圖像塊的大小為L×N，m/n分別為像素的行/列序號。設α為一個根據大量實驗經驗確定的常數，閾值T自適應確定為
T=jMj/M]]>從每個塊中提取出來的水印比特形成一個水印序列信息。
本發明採用相關判決法判斷提取出來的水印序列是否有效設提取出來的水印序列為w′，計算w′與原始水印序列W之間的相關係數ρ＝W·W′/M(·表示兩個向量之間的內積)，並根據大量的試驗數據和一個應用要求的漏警概率Pe0推斷出的閾值ρthr進行判決。
thr=2erfc-1(2Pe0),]]>其中erfc-1是誤差互補函數erfc(x)=2xe-t2dt]]>的逆函數，σ是前景圖像的標準方差，在實際中由上面計算出來的方差閾值T表示thr=2Terfc-1(2Pe0)]]>由於經過不同傳輸途徑得到的前景圖像計算出的方差閾值T不一樣，ρthr的取值並不恆定，是自適應於被測試圖像的。當ρ≥ρthr時w′與W一致，判斷水印W存在；當ρ＜ρthr時w′與W不一致，判斷水印W不存在。最終得到可置信的判決結果18。
權利要求
1.一種抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，包括以下步驟a)水印嵌入過程，採用二值數字水印算法，在選定的保護對象特定區域嵌入一種包含特殊信息的二值數字水印；b)水印提取判決過程其特徵在於選定的特定區域包括前景圖像和背景圖像，對選定的特定區域前景圖像邊緣進行加暈處理，對前景圖像進行塊劃分，並在水印嵌入前對前景圖像設置反映前景圖像幾何特徵的同步信號，定義兩種不同的圖像塊模式代表水印信息，進行水印嵌入，在水印提取判決時用圖像塊像素值方差對圖像塊像素的分布進行描述，根據一個確定的閾值和圖像塊像素值方差相比較提取水印；利用提取出水印序列與原始水印序列的相關性判決水印信息是否可信。
2.根據權利要求1所述的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，其特徵在於，在水印嵌入前先對前景圖像進行加暈處理，加入與背景相區別的光暈，使其與背景區域相區別。
3.根據權利要求1所述的數字水印防偽方法，其特徵在於，對前景圖像進行分塊劃分，塊的所有像素都在前景圖像內部時才嵌入水印信息。
4.根據權利要求1所述的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，其特徵在於，分塊劃分後，在前景圖像設置反映前景圖像幾何特徵的同步信號。
5.根據權利要求3所述的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，其特徵在於，對前景圖像以柵格掃描順序逐塊按照兩種塊模式嵌入水印，塊模式與1/0相對應分為兩類第一類對圖像塊不作處理，第二類按照預定義的值修改圖像塊中心部分的像素值；反之亦可；也可通過將第一類圖像塊中心像素變暗，第二類圖像塊中心像素增亮來實現。
6.根據權利要求5所述的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，其特徵在於，水印信息為需要保護的重要信息的二值化序列。
7.根據權利要求5所述的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，其特徵在於，所述圖像塊中心部分的範圍取決於前景分塊的大小；修改後圖像塊中心部分的像素值向外呈環形逐漸變化至接近前景圖像的像素值。
8.根據權利要求1所述的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，其特徵在於，水印提取判決時對需要驗證或鑑定真偽的文檔首先將前景圖像從背景中提取出來，進行同步處理；用與嵌入前相同的塊劃分方法對選擇的特定區域進行劃分；計算圖像塊方差，當方差大於該給定的閾值時，判決該塊嵌入的水印信息為1，當方差小於等於該給定的閾值時，判決該塊嵌入的水印信息為0。
9.根據權利要求8所述的抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，其特徵在於，使用相關性判決來判斷所有提取出來的水印序列的有效性。
全文摘要
本發明涉及一種抗數模模數變換過程的數字水印防偽方法，包括以下步驟a)水印嵌入過程，採用二值數字水印算法，在選定的保護對象特定區域嵌入一種包含特殊信息的二值數字水印；b)水印提取判決過程其特徵在於選定的特定區域包括前景圖像和背景圖像，對選定的特定區域前景圖像邊緣進行加暈處理，對前景圖像進行塊劃分，並在水印嵌入前對前景圖像設置反映前景圖像幾何特徵的同步信號，定義兩種不同的圖像塊模式代表水印信息，進行水印嵌入，在水印提取判決時用圖像塊像素值方差對圖像塊像素的分布進行描述，根據一個確定的閾值和圖像塊像素值方差相比較提取水印；利用提取出水印序列與原始水印序列的相關性判決水印信息是否可信。本發明有利於在提取水印預處理時準確分割前景圖像和背景區域，最大限度防止原始圖像的失真，能更好地抵抗列印掃描攻擊，實現模擬域的防偽保護功能。
文檔編號G06T1/00GK1710610SQ20051005054
公開日2005年12月21日 申請日期2005年7月4日 優先權日2005年7月4日
發明者裘正定, 章春娥, 何一兵 申請人:杭州天谷信息科技有限公司