專(zhuān)利名稱(chēng)：數(shù)字圖像分塊局部加密的可去除可見(jiàn)水印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)數(shù)字圖像處理的計(jì)算機(jī)技術(shù)方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像中的半透明可見(jiàn)水印可以用于標(biāo)識(shí)載體圖像的版權(quán)歸屬。目前絕大多數(shù)的可見(jiàn)水印算法都是根據(jù)水印圖像的灰度值來(lái)調(diào)整載體圖像的灰度值，可參閱如下論文1.B.Huang，and S.Tang，A Contrast-Sensitive Visible Watermarking Scheme，IEEE trans.Multimedia，13(2)，pp.60-66，2006.
2.A.Lumini，and D.Maio，Adaptive positioning of a visible watermarkin a digital image，IEEE International Conference on Multimedia and Expo，ICME 2004，vol.2，pp.967-970，2004.
3.Y.Hu，and S.Kwong，Wavelet domain adaptive visible watermarking，Electronics Letters，37(20)，pp.1219-220，2001.
上述文獻(xiàn)記載的方法雖可嵌入可見(jiàn)水印，但是不能從含水印圖像中完全清除水印圖像，即對(duì)載體圖像造成了不可恢復(fù)的損害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明根據(jù)當(dāng)前可見(jiàn)水印方法存在的缺陷，提出一種水印圖像嵌入方法簡(jiǎn)便，恢復(fù)原始載體圖容易，對(duì)原始載體圖像無(wú)損害的數(shù)字圖像可見(jiàn)水印方法。
本發(fā)明采用的方法與現(xiàn)存技術(shù)有顯著不同，通過(guò)保持每個(gè)小塊中的部分象素值并根據(jù)密鑰加密其余象素值使嵌入水印具有半透明效果，并可根據(jù)含水印圖像、水印和密鑰無(wú)誤恢復(fù)原始載體圖像。
本發(fā)明提供一種可以在灰度或彩色圖像中嵌入可去除可見(jiàn)水印以及恢復(fù)原始載體圖像的方法。嵌入方與恢復(fù)方擁有共同的密鑰或密鑰發(fā)生器，發(fā)送方根據(jù)密鑰將二值數(shù)字水印圖像半透明地嵌入在載體圖像中，載體圖像可以是數(shù)碼相機(jī)拍攝的景物圖像、醫(yī)學(xué)CT或磁共振圖像、衛(wèi)星遙感圖像等，并公開(kāi)此含有數(shù)字水印的圖像；當(dāng)恢復(fù)方得到含水印圖像后，便可以根據(jù)同樣的密鑰除去二值水印圖像恢復(fù)出原始載體圖像。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明將二值水印圖像的每個(gè)象素對(duì)應(yīng)于載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊(本發(fā)明中用坐標(biāo)位置表示象素象素(i，j)意為位于圖像第i行第j列的象素)，根據(jù)密鑰對(duì)黑象素對(duì)應(yīng)的小塊中的部分象素進(jìn)行加密處理，得到含半透明水印的圖像，接收方根據(jù)水印對(duì)含水印圖像中的部分象素進(jìn)行解密處理就可得到原始載體圖像。該方案分為兩大部分，一是嵌入方的水印嵌入操作，二是接收方的提取與恢復(fù)操作。具體方案如下a)嵌入方首先將二值水印圖像的每個(gè)象素按位置關(guān)系依次對(duì)應(yīng)于載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊；b)如果水印圖像象素值為白，則保持其對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊中的象素全部不變；c)如果水印圖像象素值為黑，則保持其對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊中的象素部分不變，并加密其余象素，具體方法如下根據(jù)密鑰在該小塊中偽隨機(jī)選擇S個(gè)象素，S表示嵌入強(qiáng)度，其值在1至16之間，將每個(gè)選出的象素灰度變?yōu)?比特形式，根據(jù)密鑰為每個(gè)選出的象素產(chǎn)生8比特的偽隨機(jī)碼，將此碼與原始灰度的8比特形式做異或運(yùn)算，將得到的8比特轉(zhuǎn)為十進(jìn)制值，得到加密后的結(jié)果作為含水印圖像的該象素的灰度；d)接收方得到含水印圖像后，可以根據(jù)相同的密鑰、二值水印圖像、嵌入強(qiáng)度恢復(fù)原始載體圖像，具體方法如下首先將二值水印圖像的每個(gè)象素按位置關(guān)系依次對(duì)應(yīng)于含水印圖像中的4×4大小的象素小塊，如果水印圖像象素值為白，則保持其對(duì)應(yīng)象素塊不變；如果水印圖像象素值為黑，則根據(jù)密鑰在該小塊中選出同樣的S個(gè)象素，將每個(gè)選出的象素灰度變?yōu)?比特形式，再根據(jù)密鑰為每個(gè)選出的象素產(chǎn)生同樣的8比特偽隨機(jī)碼，將此碼與象素灰度的8比特形式做異或運(yùn)算，將得到的8比特轉(zhuǎn)為十進(jìn)制值，即解密后的結(jié)果為原始圖像的該象素的灰度值。
載體圖像是彩色圖像或多譜圖像，嵌入方與接收方可以將彩色或多譜圖像的每個(gè)顏色分量看作一幅灰度圖像，處理每個(gè)黑象素對(duì)應(yīng)的小塊時(shí)在不同顏色分量中選出相同的S個(gè)象素，并在不同分量中分別進(jìn)行分塊局部加密嵌入可見(jiàn)水印及分塊局部解密恢復(fù)原始載體圖像。
本發(fā)明的有益效果在于可以在灰度或彩色圖像中嵌入可去除可見(jiàn)水印及恢復(fù)原始載體圖像。嵌入方與恢復(fù)方擁有共同的密鑰或密鑰發(fā)生器，發(fā)送方根據(jù)密鑰將二值數(shù)字水印圖像半透明地嵌入在載體圖像中，載體圖像可以是數(shù)碼相機(jī)拍攝的景物圖像、醫(yī)學(xué)CT或磁共振圖像、衛(wèi)星遙感圖像等，并公開(kāi)此含有數(shù)字水印的圖像；當(dāng)恢復(fù)方得到含水印圖像后，便可以根據(jù)同樣的密鑰除去二值水印圖像恢復(fù)出原始載體圖像。該方法操作簡(jiǎn)便，對(duì)原始載體圖象沒(méi)有損害，恢復(fù)方解密容易，具有較好的防盜版保護(hù)性。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的原始載體圖像。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的二值水印圖像。
圖3是本發(fā)明將圖2嵌入到圖1中嵌入強(qiáng)度S＝8的含水印圖像。
具體實(shí)施例以下結(jié)合附圖描述利用本發(fā)明添加可見(jiàn)水印、去除可見(jiàn)水印的一個(gè)實(shí)例。
載體灰度圖像如圖1所示，大小為512×512；二值水印圖像如圖2所示，大小為128×128。實(shí)施步驟如下a)嵌入方首先將二值水印圖像的每個(gè)象素按位置關(guān)系依次對(duì)應(yīng)于載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊；例如水印圖像象素(1，1)對(duì)應(yīng)于載體圖像象素塊(1～4，1～4)、水印圖像象素(1，2)對(duì)應(yīng)于載體圖像象素塊(1～4，5～8)、水印圖像象素(2，1)對(duì)應(yīng)于載體圖像象素塊(5～8，1～4)，如果載體圖像的長(zhǎng)或?qū)挻笥谒D像長(zhǎng)或?qū)挼?倍，則對(duì)水印圖像做周期延拓處理，如果載體圖像的長(zhǎng)或?qū)挷蛔闼D像長(zhǎng)或?qū)挼?倍，則對(duì)水印圖像做截?cái)嗵幚?；b)保持水印圖像白象素對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊中的象素全部不變，例如水印圖像象素(1，1)、(1，2)、(1，3)、...為白色，那么載體圖像象素塊(1～4，1～4)、(1～4，5～8)、(1～4，9～12)、...保持不變；c)對(duì)水印圖像黑象素對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊進(jìn)行部分加密，例如水印圖像象素(10，60)為黑，其對(duì)應(yīng)載體圖像象素塊(37～40，237～240)，象素灰度值為136134139137136135136137136133132136136132136136]]>
在嵌入強(qiáng)度S＝8的情況下，根據(jù)密鑰選出8個(gè)象素(37，237)、(37，239)、(38，238)、(38，239)、(39，237)、(39，240)、(40，237)、(40，239)，其象素值的二進(jìn)制形式分別為10001000、10001011、10000111、10001000、10001000、10001000、10000111、10001000，根據(jù)密鑰產(chǎn)生8個(gè)偽隨機(jī)碼10110100、01101110、01011100、11101000、01101111、01011010、11100010、10010101，分別做異或運(yùn)算為00111100、11100101、11011011、01100000、11100111、11010010、01100101、00011101，即60、229、219、96、231、210、101、29，因此該圖像塊變?yōu)?01342291371362199613723113313221010113229136]]>對(duì)其余黑象素對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊也做類(lèi)似處理，得到的含水印圖像如圖3；d)接收方得到含水印圖像后(圖3)，可以根據(jù)相同的密鑰、二值水印圖像、嵌入強(qiáng)度恢復(fù)原始載體圖像，即保持水印圖像白象素對(duì)應(yīng)的含水印圖像小塊不變，對(duì)水印圖像黑象素對(duì)應(yīng)的含水印圖像小塊進(jìn)行部分解密例如水印圖像象素(10，60)為黑，其對(duì)應(yīng)載體圖像象素塊(37～40，237～240)，象素灰度值為601342291371362199613723113313221010113229136]]>根據(jù)S＝8和密鑰選出8個(gè)象素(37，237)、(37，239)、(38，238)、(38，239)、(39，237)、(39，240)、(40，237)、(40，239)，其象素值為60、229、219、96、231、210、101、29，二進(jìn)制形式分別為00111100、11100101、11011011、01100000、11100111、11010010、01100101、00011101，根據(jù)密鑰產(chǎn)生8個(gè)偽隨機(jī)碼10110100、01101110、01011100、11101000、01101111、01011010、11100010、10010101，分別做異或運(yùn)算為10001000、10001011、10000111、10001000、10001000、10001000、10000111、10001000，即136、139、135、136、136、136、135、136，因此原始圖像塊為
136134139137136135136137136133132136135132136136]]>對(duì)其余黑象素對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊也做類(lèi)似處理，可得到原始載體圖像如圖1。
嵌入不同強(qiáng)度的水印圖像其方法與本實(shí)施例相同。
權(quán)利要求
1一種數(shù)字圖象分塊局部加密的可去除可見(jiàn)水印方法，其特征在于一是嵌入方的水印嵌入操作，二是接收方的提取與恢復(fù)操作。具體方案如下a)嵌入方首先將二值水印圖像的每個(gè)象素按位置關(guān)系依次對(duì)應(yīng)于載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊；b)如果水印圖像象素值為白，則保持其對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊中的象素全部不變；c)如果水印圖像象素值為黑，則保持其對(duì)應(yīng)的載體圖像小塊中的象素部分不變，并加密其余象素，具體方法如下根據(jù)密鑰在該小塊中偽隨機(jī)選擇S個(gè)象素，S表示嵌入強(qiáng)度，其值在1至16之間，將每個(gè)選出的象素灰度變?yōu)?比特形式，根據(jù)密鑰為每個(gè)選出的象素產(chǎn)生8比特的偽隨機(jī)碼，將此碼與原始灰度的8比特形式做異或運(yùn)算，將得到的8比特轉(zhuǎn)為十進(jìn)制值，得到加密后的結(jié)果作為含水印圖像的該象素的灰度；d)接收方得到含水印圖像后，可以根據(jù)相同的密鑰、二值水印圖像、嵌入強(qiáng)度恢復(fù)原始載體圖像，具體方法如下首先將二值水印圖像的每個(gè)象素按位置關(guān)系依次對(duì)應(yīng)于含水印圖像中的4×4大小的象素小塊，如果水印圖像象素值為白，則保持其對(duì)應(yīng)象素塊不變；如果水印圖像象素值為黑，則根據(jù)密鑰在該小塊中選出同樣的S個(gè)象素，將每個(gè)選出的象素灰度變?yōu)?比特形式，再根據(jù)密鑰為每個(gè)選出的象素產(chǎn)生同樣的8比特偽隨機(jī)碼，將此碼與象素灰度的8比特形式做異或運(yùn)算，將得到的8比特轉(zhuǎn)為十進(jìn)制值，即解密后的結(jié)果為原始圖像的該象素的灰度值。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字圖象分塊局部加密的可去除可見(jiàn)水印方法，其特征在于載體圖像是彩色圖像或多譜圖像，嵌入方與接收方可以將彩色或多譜圖像的每個(gè)顏色分量作為一幅灰度圖像，處理每個(gè)黑象素對(duì)應(yīng)的小塊時(shí)在不同顏色分量中選出相同的S個(gè)象素，并在不同分量中分別進(jìn)行分塊局部加密嵌入可見(jiàn)水印及分塊局部解密恢復(fù)原始載體圖像。
全文摘要
本發(fā)明一種數(shù)字圖象分塊局部加密的可去除可見(jiàn)水印方法，將二值水印圖像的每個(gè)象素對(duì)應(yīng)于載體灰度圖像中的4×4大小的象素小塊，對(duì)黑象素對(duì)應(yīng)的小塊中的部分象素進(jìn)行加密處理，得到含半透明水印的圖像，嵌入方與恢復(fù)方擁有共同的密鑰或密鑰發(fā)生器，發(fā)送方根據(jù)密鑰將二值數(shù)字水印圖像半透明地嵌入在載體圖像中，載體圖像可以是數(shù)碼相機(jī)拍攝的景物圖像、醫(yī)學(xué)CT或磁共振圖像、衛(wèi)星遙感圖像等，并公開(kāi)此含有數(shù)字水印的圖像；當(dāng)恢復(fù)方得到含水印圖像后，便可以根據(jù)同樣的密鑰除去二值水印圖像恢復(fù)出原始載體圖像。該方法操作簡(jiǎn)便，對(duì)原始載體圖象沒(méi)有損害，恢復(fù)方解密容易，具有較好的防盜版保護(hù)性。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1945623SQ20061013404
公開(kāi)日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者張偉, 龔亞林, 尚慶敏, 劉輝, 尹德有, 尹毅強(qiáng), 周洪軍 申請(qǐng)人:丹東東方測(cè)控技術(shù)有限公司, 張偉