基于Tchebichef矩仿射不變量的圖像水印方法
【專利摘要】本發(fā)明基于Tchebichef矩仿射不變量，提出了抵抗比幾何攻擊更具有一般性的仿射攻擊的圖像水印算法，并提出了數(shù)字圖像水印嵌入，檢測(cè)和提取的通用算法。該方法首先計(jì)算Tchebichef矩不變量，通過(guò)將Tchebichef矩不變量嵌入到原始圖像的不變量區(qū)域，得到水印圖像。本發(fā)明不僅能夠抵御傳統(tǒng)的平移變換，旋轉(zhuǎn)，縮放(RST)等幾何攻擊，在受到仿射攻擊時(shí)，依然能夠保證水印信息的正確提取，并且在不可見(jiàn)性、水印嵌入容量和魯棒性這三個(gè)水印算法的主要指標(biāo)之間取得了較好的平衡。
【專利說(shuō)明】 基于Tchebichef矩仿射不變量的圖像水印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于圖像信息安全【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及數(shù)字圖像水印安全技術(shù)，具體是涉及一種能夠抵抗比幾何攻擊更具有一般性的仿射攻擊的圖像水印算法，其中包括了水印的嵌入方法、檢測(cè)方法和提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)與多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展，圖像、文本、音頻和視頻等數(shù)字形式的多媒體產(chǎn)品得到了廣泛的傳播和運(yùn)用。數(shù)碼相機(jī)、錄像機(jī)、掃描儀和打印機(jī)等數(shù)字設(shè)備和一些功能強(qiáng)大的軟件，已在全球范圍內(nèi)被廣泛地應(yīng)用于創(chuàng)作和處理數(shù)字多媒體數(shù)據(jù)；而互聯(lián)網(wǎng)也為多媒體信息的分發(fā)和交換提供了廣闊便捷的渠道。人們通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以輕易地進(jìn)行數(shù)字媒體的拷貝、下載和發(fā)布，這一方面給人們的生活和工作提供了便利條件，提高了工作效率，另一方面也為數(shù)字媒體的盜版提供了方便。一些不法分子在沒(méi)有貨的數(shù)字媒體版權(quán)所有者授權(quán)的情況下，隨意拷貝和傳播有版權(quán)保護(hù)的數(shù)字媒體出版物，從中謀取利益。因此，如何在互聯(lián)網(wǎng)上保護(hù)數(shù)字媒體的版權(quán)問(wèn)題和信息安全已經(jīng)成為一個(gè)迫在眉睫的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。而數(shù)字水印技術(shù)作為數(shù)字媒體版權(quán)保護(hù)、內(nèi)容認(rèn)證、注釋標(biāo)記、使用控制等應(yīng)用領(lǐng)域的重要手段之一，近年來(lái)在版權(quán)保護(hù)方面得到了越來(lái)越多的關(guān)注。
[0003]數(shù)字水印屬于信息隱藏技術(shù)的一種，其基本思想是在不影響產(chǎn)品質(zhì)量的情況下將具有可鑒別行的信息(水印)秘密嵌入到圖像、文本、音頻和視頻等數(shù)字化多媒體產(chǎn)品中，使之作為原始數(shù)據(jù)的一部分而保留在其中，以便對(duì)數(shù)據(jù)的復(fù)制和傳輸實(shí)施跟蹤，實(shí)現(xiàn)隱藏傳輸、存儲(chǔ)、標(biāo)注、身份識(shí)別、版權(quán)保護(hù)等功能?？梢?jiàn)，一方面，它可以被用來(lái)證明原創(chuàng)作者對(duì)其作品的所有權(quán)，作為鑒定、起訴非法侵權(quán)的證據(jù)；另一方面，作者還可以通過(guò)對(duì)其數(shù)字產(chǎn)品中的水印進(jìn)行探測(cè)和分析來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)作品的動(dòng)態(tài)跟蹤，從而保證其作品的完整性，因此數(shù)字水印已經(jīng)成為了知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和數(shù)字多媒體防偽的有效手段。
[0004]而魯棒性數(shù)字水印是對(duì)版權(quán)保護(hù)起決定性作用的，因此需要水印具備抵抗多種水印攻擊的功能。相對(duì)于常規(guī)圖像處理如噪聲、濾波、壓縮等，幾何攻擊如平移、旋轉(zhuǎn)、縮放等更加難以抵御。數(shù)字水印技術(shù)難以抵抗幾何變換的一個(gè)最主要的原因是:幾何變換雖然并未去除圖像中的水印信息，但卻使水印的檢測(cè)與嵌入之間失去同步，從而導(dǎo)致水印檢測(cè)的失效。另外幾何攻擊改變了像素灰度值與坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，阻止了水印信號(hào)的正常提取。因此同步問(wèn)題是抗幾何攻擊水印算法要解決的關(guān)鍵技術(shù)。另外，不可見(jiàn)性、水印嵌入容量和魯棒性是水印算法最主要的三大指標(biāo)，但這些指標(biāo)兩兩之間都是互相制約的，能在不同的應(yīng)用環(huán)境下同時(shí)較好地達(dá)到三個(gè)指標(biāo)的水印算法的設(shè)計(jì)是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。
[0005]現(xiàn)有的一些方法能夠解決部分上述問(wèn)題，如張力等學(xué)者在《Tchebichef矩在圖像數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用》一文中提出，利用原始圖像的一個(gè)或多個(gè)Tchebichef矩的值來(lái)實(shí)現(xiàn)多種不同的水印信息在不同的圖像處理域(包括DWT、DCT、FFT以及空間域等)實(shí)現(xiàn)水印信息的嵌入和檢測(cè)，顯著增強(qiáng)了水印算法的頑健性。程興宏等學(xué)者在《基于圖像Tchebichef矩抗幾何攻擊的零水印算法》一文中提出了以圖像歸一化技術(shù)和Tchebichef矩系數(shù)的特點(diǎn)為基礎(chǔ)，首先計(jì)算原始圖像單位圓內(nèi)旋轉(zhuǎn)歸一化的Tchebichef矩,將Tchebichef矩的左上角部分掃描成數(shù)值矩陣；然后根據(jù)數(shù)值矩陣和水印圖像生成二進(jìn)制密鑰并保存到零水印信息庫(kù)，以此獲得對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放和常規(guī)信號(hào)處理及其組合攻擊具有很強(qiáng)的魯棒性圖像水印。
[0006]但上述現(xiàn)有方法僅僅解決了圖像水印的抗幾何攻擊性，并沒(méi)有考慮到比幾何變換更具有一般性的仿射變換，因此現(xiàn)有算法無(wú)法抵抗仿射攻擊。此外，現(xiàn)有算法針對(duì)不可見(jiàn)性、水印嵌入容量和魯棒性這三個(gè)水印算法中最主要的指標(biāo)并未實(shí)現(xiàn)良好的平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明基于Tchebichef矩仿射不變量，提出了抵抗比幾何攻擊更具有一般性的仿射攻擊的圖像水印算法，并提出了數(shù)字圖像水印嵌入，檢測(cè)和提取的通用算法。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]—種基于Tchebichef矩仿射不變量的圖像水印嵌入方法,包括如下步驟:
[0010]步驟A,計(jì)算Tchebichef矩不變量:
[0011]步驟A-1，定義圖像的仿射變換為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于Tchebichef矩仿射不變量的圖像水印嵌入方法，其特征在于，包括如下步 驟:步驟A,計(jì)算Tchebichef矩不變量:步驟A-1，定義圖像的仿射變換為:X = X0 + anx + anyy'=y0++^ny⑴用矩陣形式表示如下:
2.一種基于Tchebichef矩仿射不變量的圖像水印檢測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A，獲得接收?qǐng)D像t和水印圖像h ; 步驟B，通過(guò)下述公式計(jì)算接收?qǐng)D像t和水印圖像h在特征空間的距離:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于Tchebichef矩仿射不變量的圖像水印檢測(cè)方法，其特征在于，所述I為均值函數(shù):
4.一種基于Tchebichef矩仿射不變量的圖像水印提取方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟A，獲得接收?qǐng)D像t和水印圖像h ; 步驟B，通過(guò)下述公式從接收?qǐng)D像t和水印圖像h中得到水印圖像的參數(shù)矩陣m(h)
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK103886541SQ201410094087
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】張輝, 舒華忠 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)