專利名稱：基于參數(shù)估計(jì)的抗rsc攻擊魯棒水印同步方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水印檢測(cè)，特別是涉及一種基于參數(shù)估計(jì)的抗RSC攻擊魯棒水印同步 方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字水印作為一種版權(quán)保護(hù)手段，必然會(huì)受到各種各樣的攻擊。因此，魯棒性是數(shù) 字水印的一項(xiàng)基本要求?，F(xiàn)有的大多數(shù)水印方法都能抵抗一般的信號(hào)處理如有損壓縮，添 加噪聲，濾波等操作，但是這些方法不能抵抗微小的幾何攻擊?？箮缀喂舻臄?shù)字水印研究 已成為國(guó)際上最具挑戰(zhàn)和難度的熱門研究課題。目前抗幾何攻擊的水印方法，主要有 基于不變域的方法基于不變域的典型方法是Ruanaidh提出的傅立葉-梅隴(Fourier-Mellin)不變 域，該方法首先計(jì)算圖像的DFT變換，然后對(duì)DFT的幅值進(jìn)行LPM(Log-P0IarMap)映射，將 笛卡兒坐標(biāo)系變成對(duì)數(shù)-極坐標(biāo)系，之后對(duì)對(duì)數(shù)-極坐標(biāo)上的系數(shù)作DFT變換，只取DFT的 幅值，此時(shí)得到的空間具有RST不變性，水印嵌入該空間可以抵抗RST，含水印圖像由兩次 逆DFT變換和一次逆LPM得到。事實(shí)上，該方法僅僅是理論上的，傅立葉-梅隴方法在DFT 域中進(jìn)行LPM映射，要求進(jìn)行大范圍的插值，插值效率很低，使得該方法的執(zhí)行具有一定的 難度。此外，由于該方法要求進(jìn)行兩次DFT變換，涉及計(jì)算量很大，水印嵌入在第二次DFT 的幅值上，因此水印所嵌入的頻帶可能不是原始圖像中的中頻區(qū)域，這意味著該不變域不 能滿足魯棒性和不可見性的要求，圖像視覺質(zhì)量下降很大。Solachidis提出將一個(gè)二值水 印嵌入到DFT變換域中以零頻率為中心的圓環(huán)中，該方法對(duì)于平移和縮放魯棒性較好，但 對(duì)于角度超過(guò)3°的旋轉(zhuǎn)攻擊無(wú)效。 基于模板(Template)匹配的方法這類方法的主要特征是在變換域中嵌入一個(gè)模板作為校準(zhǔn)因子，由于DFT在幾何 變換方面具有較好的性質(zhì)，因此該類方法的模板都嵌入到DFT系數(shù)中，不同的方法體現(xiàn)在 組成模板的點(diǎn)數(shù)、強(qiáng)度和嵌入位置的不同。模板的強(qiáng)度由傅立葉幅度頻譜的局部統(tǒng)計(jì)值自 適應(yīng)決定。水印檢測(cè)時(shí)，利用小的檢測(cè)窗檢測(cè)傅立葉幅度頻譜的所有極大值，通過(guò)模板點(diǎn)和 檢測(cè)到的極值點(diǎn)的匹配來(lái)確定含水印圖像遭受的幾何變換?；谀０宓乃》椒◣缀醵忌?及在一定的空間內(nèi)搜索模板點(diǎn)的計(jì)算，搜索空間變大，模板可靠性變高，但計(jì)算量也隨之增 大，且參數(shù)估計(jì)精度在很大程度上取決于模板點(diǎn)的匹配，如果模板點(diǎn)數(shù)目減少，估計(jì)的參數(shù) 誤差增大。此外，不可忽略的一點(diǎn)是嵌入模板水印在一定程度上減少水印的嵌入容量或降 低含水印圖像的視覺質(zhì)量。該類方法的一個(gè)致命缺點(diǎn)就是當(dāng)模板被攻擊者移除后，水印的 檢測(cè)過(guò)程就無(wú)法進(jìn)行。 基于自參考的水印方法基于自參考的水印方法無(wú)需添加模板，它通過(guò)多次重復(fù)嵌入水印，運(yùn)用水印本身 的自相關(guān)特性來(lái)達(dá)到同步。該類方法的主要缺點(diǎn)是易受圖像有損壓縮的影響，以及易受刪除攻擊，例如，使用濾波的方法濾除自相關(guān)函數(shù)中的峰值。綜合目前抗幾何攻擊的水印方法，可以看出絕大部分水印方法集中于DFT域， DFT域與圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG和JPEG2000不兼容，限制了其應(yīng)用。而圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG和 JPEG2000的核心技術(shù)DCT域和DWT域卻不具備RST變換的不變性，水印方法的抗幾何攻擊 能力很差，因此研究不依賴于水印嵌入域的水印同步方法極為重要。張力提出了利用Tchebichef矩估計(jì)含水印圖像所經(jīng)歷的幾何變換參數(shù)的方法， 對(duì)含水印圖像進(jìn)行逆變換后再檢測(cè)水印，該方法雖然不依賴于水印嵌入域，但只能抵抗旋 轉(zhuǎn)、縮放和平移的單項(xiàng)攻擊，不能抵抗組合攻擊以及剪切攻擊。鄧峰森提出了一種基于圖 像特征點(diǎn)的抗幾何失真數(shù)字圖像水印，使用Harris算子提取圖像特征點(diǎn)，將這些特征點(diǎn)構(gòu) 建成Delaunay三角網(wǎng)，將水印重復(fù)嵌入到三角網(wǎng)中的每一個(gè)三角形中，在水印檢測(cè)時(shí)，只 要有一個(gè)三角形檢測(cè)到水印，就能證明水印存在。該方法使用Harris算子來(lái)檢測(cè)圖像特征 點(diǎn)，特征點(diǎn)容易丟失，此外，雖然該方法能抵抗RSC攻擊，但由于每個(gè)三角形所嵌入的水印 內(nèi)容相同，所嵌入的水印容量有限，只能嵌入無(wú)意義的偽隨機(jī)序列。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種 基于參數(shù)估計(jì)的抗RSC攻擊魯棒水印同步方法。本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)基于參數(shù)估計(jì)的抗RSC攻擊魯棒水 印同步方法，其特征在于，包括以下步驟1)讀入原始圖像，通過(guò)Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器提取對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放等攻擊具 有魯棒性的原始圖像特征點(diǎn)，構(gòu)成狄洛尼Delaunay三角形，記錄并保存原始圖像特征點(diǎn)和 狄洛尼Delaunay三角形的結(jié)構(gòu)信息；2)在接收端接收到含水印圖像后，使用Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器提取含水 印圖像的特征點(diǎn)，構(gòu)成狄洛尼Delaunay三角形，記錄并保存這些特征點(diǎn)和三角形結(jié)構(gòu)信 息；3)分別歸一化原始圖像的狄洛尼Delaunay三角形和含水印圖像的狄洛尼 Delaunay三角形，通過(guò)相似度原則對(duì)歸一化三角形進(jìn)行匹配，確定含水印圖像和原始圖像 中狄洛尼Delaunay三角形的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；4)根據(jù)每一對(duì)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)計(jì)算圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，然后對(duì) 上述仿射變換參數(shù)取平均值作為含水印圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，之后對(duì)含水印圖像進(jìn) 行逆變換，達(dá)到同步后再檢測(cè)水印。所述的步驟1)在提取原始圖像特征點(diǎn)時(shí)，對(duì)原始圖像進(jìn)行高斯低通濾波。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法能夠不受水印嵌入域和嵌入方法的影響，在接收端 添加一個(gè)水印同步機(jī)制，通過(guò)三角形歸一化來(lái)估計(jì)含水印圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，對(duì) 含水印圖像進(jìn)行逆變換后，再進(jìn)行檢測(cè)，能夠大大提高在遭受旋轉(zhuǎn)、縮放、剪切等幾何攻擊 時(shí)的魯棒性。


圖1為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1所示，基于參數(shù)估計(jì)的抗RSC攻擊魯棒水印同步方法，包括以下步驟1)讀入原始圖像，通過(guò)Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器提取對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放等攻擊具 有魯棒性的原始圖像特征點(diǎn)，構(gòu)成狄洛尼Delaimay三角形，記錄并保存原始圖像特征點(diǎn)和 狄洛尼Delaimay三角形的結(jié)構(gòu)信息；2)在接收端接收到含水印圖像后，使用Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器提取含水 印圖像的特征點(diǎn)，構(gòu)成狄洛尼Delaimay三角形，記錄并保存這些特征點(diǎn)和三角形結(jié)構(gòu)信 息；3)分別歸一化原始圖像的狄洛尼De Iaimay三角形和含水印圖像的狄洛尼 Delaunay三角形，通過(guò)相似度原則對(duì)歸一化三角形進(jìn)行匹配，確定含水印圖像和原始圖像 中狄洛尼Delaimay三角形的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系；4)根據(jù)每一對(duì)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)計(jì)算圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，然后對(duì) 上述仿射變換參數(shù)取平均值作為含水印圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，之后對(duì)含水印圖像進(jìn) 行逆變換，達(dá)到同步后再檢測(cè)水印。所述的步驟1)在提取原始圖像特征點(diǎn)時(shí)，對(duì)原始圖像進(jìn)行高斯低通濾波。本發(fā)明的具體實(shí)施步驟如下1、讀入原始圖像。使用Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器提取圖像特征點(diǎn)。在尋找 特征點(diǎn)時(shí)，對(duì)原始圖像應(yīng)用高斯低通濾波器，避免因噪聲檢測(cè)到角點(diǎn)，并執(zhí)行多次旋轉(zhuǎn)和縮 放攻擊，以找到共同的特征點(diǎn)。這些點(diǎn)可以抵抗各種攻擊，因此具有很強(qiáng)的魯棒性。特征點(diǎn) 盡可能均勻分布，使用區(qū)域劃分方法避免出現(xiàn)某個(gè)鄰域內(nèi)密集分布的情況。2、構(gòu)建狄洛尼Delaimay三角形。在構(gòu)建時(shí)，只使用三角形的形狀，不使用原始圖 像內(nèi)容，三角形的內(nèi)部數(shù)值以1填充，將這些三角形構(gòu)成集合Aori。使用歸一化方法將這些 三角形歸一化為對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、翻轉(zhuǎn)具有不變性的標(biāo)準(zhǔn)三角形。3、使用DWT (離散小波變換)域自適應(yīng)水印算法嵌入有意義的水印圖像，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳 輸后，在接收端接收可能遭受攻擊的含水印圖像。使用與第一步相同的方法尋找圖像特征 點(diǎn)ο4、構(gòu)建狄洛尼Delaimay三角形，在構(gòu)建時(shí)，仍只使用三角形的形狀，不使用含水 印圖像的內(nèi)容，三角形內(nèi)部數(shù)值以1填充，將這些三角形構(gòu)成集合Amart。使用歸一化方法將 這些三角形歸一化為對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放、平移、翻轉(zhuǎn)具有不變性的標(biāo)準(zhǔn)三角形。5、使用相似度原則對(duì)集合Ami和Amart中的歸一化三角形進(jìn)行匹配，根據(jù)三角形匹 配程度，設(shè)定一個(gè)閾值ε，使用匹配程度高于閾值ε的歸一化三角形，確定含水印圖像和 原始圖像Delaimay三角形的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)每一對(duì)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)計(jì)算圖 像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，然后對(duì)這些參數(shù)取平均值作為含水印圖像所經(jīng)歷的仿射變換參 數(shù)。只要存在一對(duì)一一對(duì)應(yīng)的三角形，就能估計(jì)出仿射變換參數(shù)。6、根據(jù)所估計(jì)的仿射變換參數(shù)，對(duì)含水印圖像進(jìn)行逆變換，達(dá)到同步后再檢測(cè)水 印。
權(quán)利要求
1.基于參數(shù)估計(jì)的抗RSC攻擊魯棒水印同步方法，其特征在于，包括以下步驟1)讀入原始圖像，通過(guò)Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器提取對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放等攻擊具有魯 棒性的原始圖像特征點(diǎn)，構(gòu)成狄洛尼Delaimay三角形，記錄并保存原始圖像特征點(diǎn)和狄洛 尼Delaimay三角形的結(jié)構(gòu)信息；2)在接收端接收到含水印圖像后，使用Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器提取含水印圖 像的特征點(diǎn)，構(gòu)成狄洛尼Delaimay三角形，記錄并保存這些特征點(diǎn)和三角形結(jié)構(gòu)信息；3)分別歸一化原始圖像的狄洛尼Delaimay三角形和含水印圖像的狄洛尼Delaimay 三角形，通過(guò)相似度原則對(duì)歸一化三角形進(jìn)行匹配，確定含水印圖像和原始圖像中狄洛尼 Delaunay三角形的——對(duì)應(yīng)關(guān)系；4)根據(jù)每一對(duì)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)計(jì)算圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，然后對(duì)上述 仿射變換參數(shù)取平均值作為含水印圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，之后對(duì)含水印圖像進(jìn)行逆 變換，達(dá)到同步后再檢測(cè)水印。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于參數(shù)估計(jì)的抗RSC攻擊魯棒水印同步方法，其特征在于， 所述的步驟1)在提取原始圖像特征點(diǎn)時(shí)，對(duì)原始圖像進(jìn)行高斯低通濾波。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于參數(shù)估計(jì)的抗RSC攻擊魯棒水印同步方法，該方法通過(guò)Harris仿射不變特征點(diǎn)檢測(cè)器來(lái)提取仿射不變特征點(diǎn)，利用這些特征點(diǎn)構(gòu)成狄洛尼Delaunay三角形，然后利用圖像歸一化來(lái)匹配仿射變換前后圖像中的三角形，通過(guò)匹配的三角形來(lái)計(jì)算圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，對(duì)含水印圖像進(jìn)行逆變換，達(dá)到同步后再檢測(cè)水印。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法能夠不受水印嵌入域和嵌入方法的影響，在接收端添加一個(gè)水印同步機(jī)制，通過(guò)三角形歸一化來(lái)估計(jì)含水印圖像所經(jīng)歷的仿射變換參數(shù)，對(duì)含水印圖像進(jìn)行逆變換后，再進(jìn)行檢測(cè)，能夠大大提高在遭受旋轉(zhuǎn)、縮放、剪切等幾何攻擊時(shí)的魯棒性。
文檔編號(hào)G06T1/00GK102054261SQ20091019799
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者吳健珍 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)