基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法
【專利摘要】本發(fā)明一種基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法，對(duì)原始圖像利用亮度概率密度梯度Harris-Laplace算子進(jìn)行特征點(diǎn)提取與篩選，得到篩選后的特征點(diǎn)圖像；從得到的特征點(diǎn)圖像中，以特征點(diǎn)為圓心的圓形區(qū)域延拓為正方形區(qū)域，構(gòu)造篩選局部特征區(qū)域；計(jì)算獲得的局部特征區(qū)域圖像的指數(shù)矩，選取出所需的穩(wěn)定指數(shù)矩，再利用量化索引調(diào)制方法修改這些指數(shù)矩的幅值，完成水印信息的嵌入；對(duì)選取的指數(shù)矩在嵌入水印信息前后分別進(jìn)行重構(gòu)，得到兩個(gè)重構(gòu)圖像，對(duì)兩個(gè)重構(gòu)圖像做差值運(yùn)算，將得到的差值疊加到原始圖像對(duì)應(yīng)的局部特征區(qū)域，得含水印小圖像；對(duì)所有局部特征區(qū)域都完成水印信息的嵌入。
【專利說(shuō)明】基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字多媒體防偽和信息安全保護(hù)領(lǐng)域，尤其是一種可有效抵抗去同步攻擊的基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法。
【背景技術(shù)】
[0002]伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與數(shù)字媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信息的傳輸與利用日益變得頻繁與廣泛，由于數(shù)字信息極易被無(wú)限制任意編輯、復(fù)制與散布，因此對(duì)數(shù)字作品的加密變得日益突出。數(shù)字水印(Digital Watermarking)作為傳統(tǒng)加密方法的有效補(bǔ)充手段,是一種可以在開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下保護(hù)版權(quán)和認(rèn)證來(lái)源及完整性的新技術(shù)，近年來(lái)已引起人們高度重視，并已成為國(guó)際學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)。所謂數(shù)字圖像水印，就是將具有特定意義的標(biāo)記(水印)，利用數(shù)據(jù)嵌入的方法隱藏在數(shù)字圖像產(chǎn)品中，用以證明創(chuàng)作者對(duì)其作品的所有權(quán)，并作為鑒定、起訴非法侵權(quán)的依據(jù)，同時(shí)通過(guò)對(duì)水印的檢測(cè)和分析保證數(shù)字信息的完整可靠性，從而成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和數(shù)字多媒體防偽的有效手段。
[0003]去同步攻擊并非指該種攻擊能夠從含水印對(duì)象中去除水印信息，而是指其能夠破壞數(shù)字水印分量的同步(即改變水印嵌入位置)，從而導(dǎo)致檢測(cè)器找不到有效水印。去同步攻擊包括簡(jiǎn)單的全局仿射變換(旋轉(zhuǎn)、縮放和平移)和較為復(fù)雜的一般性去同步攻擊(剪切、縱橫比轉(zhuǎn)換、行列去除、局部仿射扭曲等)。截止到目前，人們主要采用五種措施設(shè)計(jì)抗去同步攻擊的魯棒圖像水印方案，分別為窮舉搜索、擴(kuò)頻水印擴(kuò)頻碼相結(jié)合、構(gòu)造同步不變量、同步校正、利用原始數(shù)據(jù)重要特征等。其中，窮舉搜索方案具有計(jì)算量較大、虛警率較高等弱點(diǎn)；擴(kuò)頻水印擴(kuò)頻碼相結(jié)合方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)水印信息的盲檢測(cè)；構(gòu)造同步不變量方案尚無(wú)法有效抵抗諸如剪切、縱橫比轉(zhuǎn)換、局部仿射扭曲等較為復(fù)雜的一般性去同步攻擊；同步校正方案存在水印容量受到限制、時(shí)間復(fù)雜度較高等弱點(diǎn)；現(xiàn)有利用原始數(shù)據(jù)特征的數(shù)字水印方案還很不成熟，普遍存在特征點(diǎn)穩(wěn)定性差且分布極不均勻、彩色圖像特征點(diǎn)檢測(cè)算子匱乏、所構(gòu)造的局部特征區(qū)域不具有完全仿射不變性、數(shù)字水印容量太小等問(wèn)題。
[0004]迄今為止，還沒(méi)于關(guān)于基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種可有效抵抗去同步攻擊的基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行:
a.對(duì)原始圖像利用亮度概率密度梯度Harris-Laplace算子進(jìn)行特征點(diǎn)提取與篩選，得到篩選后的特征點(diǎn)圖像；
b.從得到的特征點(diǎn)圖像中，以特征點(diǎn)為圓心的圓形區(qū)域進(jìn)行“零延拓”處理，即將圓形區(qū)域延拓為正方形區(qū)域，構(gòu)造篩選局部特征區(qū)域；
c.計(jì)算獲得的局部特征區(qū)域圖像的指數(shù)矩，選取出所需的穩(wěn)定指數(shù)矩，再利用量化索引調(diào)制方法修改這些指數(shù)矩的幅值，完成水印信息的嵌入；
d.對(duì)選取的指數(shù)矩在嵌入水印信息前后分別進(jìn)行重構(gòu)，得到兩個(gè)重構(gòu)圖像，對(duì)兩個(gè)重構(gòu)圖像做差值運(yùn)算，將得到的差值疊加到原始圖像對(duì)應(yīng)的局部特征區(qū)域，得到含水印小圖像；
e.對(duì)原始圖像中的所有局部特征區(qū)域都反復(fù)進(jìn)行C、d步驟，完成所有水印信息的嵌入。
[0007]所述a步驟如下:
通過(guò)核函數(shù)估計(jì)得到圖像亮度矩陣中每個(gè)點(diǎn)的亮度概率密度，再計(jì)算這些概率密度的一階偏導(dǎo)數(shù)；
進(jìn)而，圖像的亮度概率密度梯度為基礎(chǔ)，求取圖像的自相關(guān)矩陣，定義如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行: a.對(duì)原始圖像利用亮度概率密度梯度Harris-Laplace算子進(jìn)行特征點(diǎn)提取與篩選，得到篩選后的特征點(diǎn)圖像； b.從得到的特征點(diǎn)圖像中，以特征點(diǎn)為圓心的圓形區(qū)域進(jìn)行“零延拓”處理，即將圓形區(qū)域延拓為正方形區(qū)域，構(gòu)造篩選局部特征區(qū)域； c.計(jì)算獲得的局部特征區(qū)域圖像的指數(shù)矩，選取出所需的穩(wěn)定指數(shù)矩，再利用量化索引調(diào)制方法修改這些指數(shù)矩的幅值，完成水印信息的嵌入； d.對(duì)選取的指數(shù)矩在嵌入水印信息前后分別進(jìn)行重構(gòu)，得到兩個(gè)重構(gòu)圖像，對(duì)兩個(gè)重構(gòu)圖像做差值運(yùn)算，將得到的差值疊加到原始圖像對(duì)應(yīng)的局部特征區(qū)域，得到含水印小圖像； e.對(duì)原始圖像中的所有局部特征區(qū)域都反復(fù)進(jìn)行C、d步驟，完成所有水印信息的嵌入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法，其特征在于所述a步驟如下: 通過(guò)核函數(shù)估計(jì)得到圖像亮度矩陣中每個(gè)點(diǎn)的亮度概率密度，再計(jì)算這些概率密度的一階偏導(dǎo)數(shù)； 進(jìn)而，圖像的亮度概率密度梯度為基礎(chǔ)，求取圖像的自相關(guān)矩陣，定義如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法，其特征在于所述b步驟如下:以特征點(diǎn)為中心，利用特征尺度倍數(shù)做半徑所構(gòu)造出圓形區(qū)域，再將圓形區(qū)域四周“補(bǔ)0”，得到外接方形子圖像即局部特征區(qū)域。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于局部指數(shù)矩特征的數(shù)字圖像水印方法，其特征在于所述c步驟如下: 利用密鑰產(chǎn)生一個(gè)偽隨機(jī)序列作為數(shù)字水印信息；計(jì)算局部特征區(qū)域的指數(shù)矩，選取穩(wěn)定指數(shù)矩；選取規(guī)則如下:①η<0 IIm = O ； ②如果 [111111(M- N )/32, ’ 則—[miniM.K>.32< η < [minCM.Kj/32且肩 > O ; 如果 w匪 < [ιιι--(Μ, N)/32^ ’ 則—nm3X <n< naias 且爾 >0 式中，為灰度圖像的大小，《max為所求指數(shù)矩的最高階數(shù)，t--分別為所選取穩(wěn)定指數(shù)矩的階數(shù)和重復(fù)度，[?j表示對(duì)求取整數(shù)，即取不大于a的整數(shù)，miii(a，3)表示在中取最小值， 順序選取相應(yīng)數(shù)量的穩(wěn)定·指數(shù)矩采用量化索引調(diào)制方法進(jìn)行水印嵌入。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK103854249SQ201310738094
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月28日
【發(fā)明者】王向陽(yáng), 王愛(ài)龍, 張妍, 楊紅穎 申請(qǐng)人:遼寧師范大學(xué)