一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印方法，其在數(shù)字水印嵌入端，利用人眼雙目視覺(jué)感知的掩蔽特性即雙目恰可覺(jué)察失真指導(dǎo)數(shù)字水印的嵌入，使立體圖像透明性和水印嵌入容量達(dá)到很好的平衡，并且根據(jù)左右視點(diǎn)高五位圖像信息和雙目恰可失真模型作為MD5哈希函數(shù)的輸入生成特征水印圖像，接著采用自適應(yīng)方法將水印信息嵌入到立體圖像左右視點(diǎn)中，通過(guò)上述過(guò)程，保證了數(shù)字水印技術(shù)的安全性；在篡改定位過(guò)程中，提取受攻擊后的立體圖像高五位特征水印信息，然后提取受攻擊后的立體圖像的水印信息，比較這兩類(lèi)水印信息初步確定篡改定位，接著利用視差信息使篡改定位的準(zhǔn)確性進(jìn)一步加強(qiáng)，能夠有效地對(duì)立體圖像內(nèi)容真實(shí)性及完整性進(jìn)行認(rèn)證。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種數(shù)字水印技術(shù)，尤其是涉及一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù) 字水印方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 立體圖像由于能夠提供深度信息給人們帶來(lái)更加真實(shí)的全新視覺(jué)體驗(yàn)而越來(lái)越 受到人們的歡迎，同時(shí)市場(chǎng)的應(yīng)用需求也推動(dòng)著立體圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展。隨著計(jì)算 機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，攻擊者能夠較容易地對(duì)立體圖像進(jìn)行復(fù)制、修改、編輯和篡 改等操作，使得這些高端資源的內(nèi)容受到質(zhì)疑。如何對(duì)立體圖像內(nèi)容的篡改定位認(rèn)證已成 為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。
[0003] 數(shù)字水印技術(shù)作為一種信息隱藏技術(shù)為多媒體內(nèi)容認(rèn)證提供了新的解決方法。針 對(duì)內(nèi)容認(rèn)證的數(shù)字水印技術(shù)可分為脆弱的數(shù)字水印技術(shù)和半脆弱的數(shù)字水印技術(shù)兩類(lèi)：脆 弱水印能夠檢測(cè)任何對(duì)圖像完整性的破壞，而半脆弱水印能夠容忍一定程度的有益圖像處 理操作。
[0004] 近年來(lái)，平面圖像篡改定位的數(shù)字水印方法受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，提出 了許多優(yōu)秀算法，對(duì)平面圖像篡改定位取得了很高的檢測(cè)效果。而立體圖像數(shù)字水印方法 在立體圖像的版權(quán)保護(hù)和完整性認(rèn)證兩個(gè)方面有一定的發(fā)展。Lee等人提出了一種基于繪 制的水印方法實(shí)現(xiàn)三維圖像內(nèi)容的版權(quán)保護(hù)，該方法能夠容忍繪制過(guò)程中所產(chǎn)生的一定程 度的失真；Campisi等人提出了一種基于水印技術(shù)的圖像編碼方法，以實(shí)現(xiàn)立體圖像的安 全保護(hù)；Zhou針對(duì)版權(quán)保護(hù)提出了一種基于超混沌離散系統(tǒng)的立體圖像零水印方法，該方 法對(duì)加噪、濾波、壓縮、剪切等各種攻擊能夠表現(xiàn)出較強(qiáng)的魯棒性；Luo提出了一種立體圖 像水印方法，其使用離散余弦變換從而達(dá)到版權(quán)保護(hù)的目的。然而，以上所述的立體圖像數(shù) 字水印方法存在以下問(wèn)題：一方面，這些方法主要集中于魯棒性水印技術(shù)的研究，脆弱水印 方法及其應(yīng)用的研究較為罕見(jiàn)；另一方面，由于這些方法未能充分挖掘人類(lèi)視覺(jué)感知特性， 因此立體圖像透明性和有效性有待進(jìn)一步提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印 方法，其在保證立體圖像較好的透明性的前提下，能夠有效地對(duì)立體圖像內(nèi)容真實(shí)性及完 整性進(jìn)行認(rèn)證。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種立體圖像像素篡改定位的脆 弱數(shù)字水印方法，其特征在于包括以下步驟：
[0007] ①-1、令丨/;:(，.,4表示參考立體圖像的左視點(diǎn)圖像，令丨/冰，./I丨表示參考立體圖 像的右視點(diǎn)圖像，其中，I < i < M, I < j < N，M表示參考立體圖像的寬，N表示參考立 體圖像的高，/〗(/,./)表示丨/；：(4/)丨中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值，表示 中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值；
[0008] ①_2、將{/;: (/,./?中的每個(gè)像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素值的最低三位 置零，得到新的左視點(diǎn)圖像，記為丨/;:名乃丨，其中，表示(U)}中坐標(biāo)位置為 (i，j)的像素點(diǎn)的像素值；同樣，將中的每個(gè)像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素 值的最低三位置零，得到新的右視點(diǎn)圖像，記為丨*其中，O'J)表示丨C(U)I 中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值；
[0009] ①_3、采用塊匹配方法，計(jì)算J)}與{/H/)}之間的視差圖像，記為 {dOTg(i，j)}，其中，d OTg(i，j)表示{dOTg(i，j)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值；
[0010] ①_4、根據(jù)(，,./)}、丨/U，，./)}和R,.?仏./)}，獲取參考立體圖像的左視點(diǎn) 雙目恰可覺(jué)察失真圖像和右視點(diǎn)雙目恰可覺(jué)察失真圖像，對(duì)應(yīng)記為{A/iVZ)；； Λ 〇'J)}和 I似s(i J)},其中，(f,./>表示 值表示{eA￥DL(i's/^中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值；
[0011] ①-5、根據(jù){A/MU./，刀獲取參考立體圖像的左視點(diǎn)水印嵌入位數(shù)指示圖，記為 j[;;s(/，/>},將中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值記為[二(，',./)，
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印方法，其特征在于包括以下步驟： ①-1、令丨/;:(/,4表示參考立體圖像的左視點(diǎn)圖像，令丨/;;(，，4表示參考立體圖像的 右視點(diǎn)圖像，其中，K i SM, K j <N，M表示參考立體圖像的寬，N表示參考立體圖像的 高，/;:(，，./)表示丨/；^4中坐標(biāo)位置為（i，W的像素點(diǎn)的像素值，J')表示?}/；；(/,./)}中 坐標(biāo)位置為（i,j)的像素點(diǎn)的像素值； ①-2、將?(/〖 (1',/?中的每個(gè)像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素值的最低三位置零，得 到新的左視點(diǎn)圖像，記為其中，d,,/)表示{/;1,"./)丨中坐標(biāo)位置為（i，j)的 像素點(diǎn)的像素值；同樣，將中的每個(gè)像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素值的最低 三位置零,得到新的右視點(diǎn)圖像,記為{〇',4,其中，〇，/)表示中坐標(biāo)位 置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值； ①-3、采用塊匹配方法，計(jì)算{Ku)}與沁.,（〇)丨之間的視差圖像，記為 {dOTg(i，j)}，其中，dOTg(i，j)表示{dOTg(i，j)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值； ①_4、根據(jù)(，，4和{dOTg(i，}，獲取參考立體圖像的左視點(diǎn) 雙目恰可覺(jué)察失真圖像和右視點(diǎn)雙目恰可覺(jué)察失真圖像，對(duì)應(yīng)記為(I'，和 {似\叫、5(/,力},其中，似表示^JZVDtsO',M中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素 值，A/iV〇U,j'>表示?{&/服Ui,/)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值； ①-5、根據(jù){A/iWU/，_/) }，獲取參考立體圖像的左視點(diǎn)水印嵌入位數(shù)指示圖，記 為丨A7.,(U)h將悻;中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值記為G(U),
同樣，根據(jù)獲取參考立體圖像的右視點(diǎn)水印嵌入位數(shù)指示圖，記 為丨〇,./)丨，將恤2..、0、刀丨中坐標(biāo)位置為（i，?1.)的像素點(diǎn)的像素值記為IH'），
其中，I B ，Kmax表示嵌入最多位數(shù)參數(shù)，符號(hào) 」"為向上取整符號(hào)，SJ/VD；1、.表示?jA/AOUW)}中的所有像素點(diǎn)的像素值中的最小 值，表示仏M中的所有像素點(diǎn)的像素值中的最大值，AZM^min表示 中的所有像素點(diǎn)的像素值中的最小值，v _表示中的 所有像素點(diǎn)的像素值中的最大值； ①-6、將/)}、[/;:_,(/J)}和秘鑰keyl作為DM5哈希函數(shù)的輸入，得到哈 希輸出圖像，記為1//^./,./)1,將01(/,./)1'中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值記為 //;:J/，,/) ? Ills (hi) = hL.l(^ Jl h, JJ- ? * > i)}，其中，V1Q, j)，hL，2(i ,?]_)，1\3(：1，」)，...，1\128(;[，」）對(duì)應(yīng)表示//1；1(<\力的二進(jìn)制表示形式的第1位、第2位、第3 位、……、第128位二進(jìn)制比特； 同樣，將和秘鑰keyl作為DM5哈希函數(shù)的輸入，得到哈 希輸出圖像，記為(u'小將中坐標(biāo)位置為（丨，」）的像素點(diǎn)的像素值記為 H0irs(U) , WAh.h = {hji, j、A，AU、A:從凡…ApJid、} ? 其中，Ki，j)，hK 2(i ，j)，\3(i, j),. . .，hK，128(i，j)對(duì)應(yīng)表示";;.,仏./)的二進(jìn)制表示形式的第1位、第2位、第3 位、……、第128位二進(jìn)制比特； ①-7、根據(jù)對(duì){/〇'，刀}:進(jìn)行折疊操作，生成參考立體圖像的左視點(diǎn)特 征水印圖像，記為將_￡、(/,./)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的二進(jìn)制比特流記為 %似），，乙從訓(xùn)勺二進(jìn)制比特?cái)?shù)與仏/>的值大小相同； 同樣,根據(jù)小對(duì)丨";;..私./),1進(jìn)行折疊操作，生成參考立體圖像的右視點(diǎn)特 征水印圖像，記為|?:.(/，刀|，將{，二仏/)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的二進(jìn)制比特流記為 W+1(U)，的二進(jìn)制比特?cái)?shù)與KL(U)的值大小相同； ①-8、將{w+uu)}嵌入?[/〗(4 /)}中得到含數(shù)字水印的立體圖像的左視點(diǎn)圖像，記 為|/rxw)h對(duì)于中坐標(biāo)位置為（i，j)的二進(jìn)制比特流町,認(rèn)./)，用其替換 {/;:(/，./)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素值的最低A7J/J)位， 得到Pr仏./)}中坐標(biāo)位置為Q，j)的像素點(diǎn)的像素值/〖'(/,./); 同樣，將k:爲(wèi)i.)丨嵌入P以，，4中得到含數(shù)字水印的立體圖像的左視點(diǎn)圖像，記 為，對(duì)于仏./)j中坐標(biāo)位置為（1,]_)的二進(jìn)制比特流，從./)?用其替換 {/；；(/',中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素值的最低A：l(/，j'}位， 得到(/】仏/>j中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值/--，/); ②-1、令K 表示經(jīng)過(guò)攻擊后的水印立體圖像的左視點(diǎn)圖像，令{/;"(，,./)}表示經(jīng) 過(guò)攻擊后的水印立體圖像的右視點(diǎn)圖像，其中，I < i < M'，I < j < N'，M'表示經(jīng)過(guò)攻擊 后的水印立體圖像的寬，且與參考立體圖像的寬一致，N'表示經(jīng)過(guò)攻擊后的水印立體圖像 的高，且與參考立體圖像的高一致，/丨_(/，/(表示{/廠(chǎng)仏中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的 像素值，/丨私力表示中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值； ②-2、將|/廠(chǎng)(心/)}中的每個(gè)像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素值的最低三位置零，得 到新的左視點(diǎn)圖像，記為{/;:?(u')卜其中，/r:/(u.)表示中坐標(biāo)位置為a，j)的 像素點(diǎn)的像素值；同樣，將中的每個(gè)像素點(diǎn)的以二進(jìn)制形式表示的像素值的最低 三位置零，得到新的右視點(diǎn)圖像，記為Pu 其中，/^(/，刀表示中坐標(biāo)位 置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值； ②_3、采用塊匹配方法,計(jì)算{億，仏4與{4私力}之間的視差圖像,記為{d^i, j)}, 其中，dw(i，j)表示{dw(i，j)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值； ②_4、根據(jù)、{/:::/(，，_/)}和丨，獲取經(jīng)過(guò)攻擊后的水印立體圖像的左 視點(diǎn)雙目恰可覺(jué)察失真圖像和右視點(diǎn)雙目恰可覺(jué)察失真圖像，對(duì)應(yīng)記為1(/,./)}和 其中，5/冊(cè);::力',./)表示{&/冊(cè)2；爲(wèi)力}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像 素值，A/MDLOW)表示/)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值； ②-5、根據(jù)s (/,./)},獲取經(jīng)過(guò)攻擊后的水印立體圖像的左視點(diǎn)水印提取位 數(shù)指示圖，記為丨.將恤丨'$(/，/)丨中坐標(biāo)位置為（i, j)的像素點(diǎn)的像素值記為
同樣，根據(jù)(/，_/)}，獲取經(jīng)過(guò)攻擊后的水印立體圖像的右視點(diǎn)水印提取位 數(shù)指示圖，記為將中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值記為
其中，BOWKU，K_'表示提取最多位數(shù)參數(shù)，符號(hào) "U5,為向上取整符號(hào)，awo:_表示iaMDKoM中的所有像素點(diǎn)的像素值中的最小 值，表示中的所有像素點(diǎn)的像素值中的最大值，AMC^min表示 (A/A%J/,中的所有像素點(diǎn)的像素值中的最小值，E//VDls_m"表示{RM￡>L中的所 有像素點(diǎn)的像素值中的最大值； ②-6、將{&/M)；： J/，Jl j、&/(/，和秘鑰key 1作為DM5哈希函數(shù)的輸入，得到哈 希輸出圖像，記為(//〔,(/，刀}，將{//LJA/)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)的像素值記為 "LW) * nLAiJ) = J)JhAiJ)XAiKMiJ)]，其中，h' uaj)，!!' U2(i，j)，h' U3(i，j)，. . .，h' U128(i，j)對(duì)應(yīng)表示/〇'?/)的二進(jìn)制表示形式的第1位、第2 位、第3位、……、第128位二進(jìn)制比特； 同樣，將{&/冊(cè)I (I; i)}、{/；；/(U')}和秘鑰key 1作為DM5哈希函數(shù)的輸入，得到哈 希輸出圖像，記為(//:(〇'小將中坐標(biāo)位置為（i，」）的像素點(diǎn)的像素值記為 R，2(i，j)，h' K，3(i, j),. . . , h' K，128(i, j)對(duì)應(yīng)表示的二進(jìn)制表示形式的第1位、第 2位、第3位、……、第128位二進(jìn)制比特； ②_7、根據(jù)沁;::s(i,j)},對(duì)丨//;=,.(/,乃丨進(jìn)行折疊操作，生成經(jīng)過(guò)攻擊后的水印立體圖像的 左視點(diǎn)特征水印圖像，記為{^1(/,/士將中坐標(biāo)位置為（i，j)的二進(jìn)制比特流記 為刀，MG仏乃的二進(jìn)制比特?cái)?shù)與的值大小相同； 同樣，根據(jù)fc:也./)}，對(duì)丨/，[私/4進(jìn)行折疊操作，生成經(jīng)過(guò)攻擊后的水印立體圖像的 右視點(diǎn)特征水印圖像，記為|以5(/,./)1將)^>'，./)卜中坐標(biāo)位置為（1，」）的二進(jìn)制比特流記 為認(rèn)/>* 的二進(jìn)制比特?cái)?shù)與的值大小相同； ②_8、根據(jù)丨，提取丨/n^}1中的水印信息，記為kr(/,./)丨，將 標(biāo)位置為a，j)的二進(jìn)制比特流記為，r(/，./)的二進(jìn)制比特?cái)?shù)與，的值 大小相同，^U./}的值為/r(ui的二進(jìn)制形式表示的最低〇'./?位； 同樣，根據(jù)恤;>.J)丨，提取丨中的水印信息，記為,將 標(biāo)位置為（i，j)的二進(jìn)制比特流記為》T(u)，K+W)的二進(jìn)制比特?cái)?shù)與的值 大小相同，％(/,/)的值為/ro'，./i的二進(jìn)制形式表示的最低〇?/)位；
②-1〇、對(duì){d y)}中的每個(gè)標(biāo)記值進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于,如果不為1且 + .〇?，,/),刀=1，則令F/(U-) = 1,并確定kv，./)}中坐標(biāo)位置為（i，?]_)的像素點(diǎn)被篡 改；否則,保留^原來(lái)的值不變，并確定{/廠(chǎng)仏/)}中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)未被 篡改； 同樣，對(duì)ku./)}中的每個(gè)標(biāo)記值進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)于/^(/，./)，如果GU./)不為1且 /^(/ + 4(/,/),/) = 1，則令/) = 1，并確定中坐標(biāo)位直為（i，j)的像素點(diǎn)被桌 改；否則，保留F/(i,/)原來(lái)的值不變，并確定丨d/)丨中坐標(biāo)位置為（i，j)的像素點(diǎn)未被 篡改； 其中，&"+(/ + <(/,/)，/}表示k(/，./)j中下標(biāo)為（i+dw(i，j)，j)處的標(biāo)記值， /^(/'^.,認(rèn)幾刀表示^+仏^中下標(biāo)為如心⑴兒力處的標(biāo)記值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印方法，其特征在 于所述的步驟①-5中取Kmax = 3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印方法，其特 征在于所述的步驟①-6和所述的步驟②-6中取kyel = 3. 1111。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種立體圖像像素篡改定位的脆弱數(shù)字水印方法，其特征在 于所述的步驟②-5中取K_' = 3。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK104361547SQ201410582769
【公開(kāi)日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】周武杰, 王中鵬, 焦慶春, 陳文革, 邱薇薇, 魯琛, 鄭衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:浙江科技學(xué)院