一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，它涉及數(shù)字圖像處理技術領域。它包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩個部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下：對原始圖像進行曲波變換，計算子帶能量，對數(shù)字水印圖像進行置亂，將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計算出的能量最大的2層高頻子帶，對嵌入水印后的圖像系數(shù)進行曲波逆變換；數(shù)字水印提取算法步驟如下：載體圖像曲波變換，計算能量最大子帶：計算各子帶能量分布，標記能量最大的子帶編號，對原始圖像進行曲波變換，提取水印，反置亂。本發(fā)明對圖像嵌入水印并加密，保證隱藏信息的不可見性，同時具有較好的魯棒性，還可以結(jié)合圖像檢索需求，克服嵌入水印對于圖像檢索查準率的影響。
【專利說明】
一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及的是數(shù)字圖像處理技術領域，具體涉及一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隱式水印與普通水印最直觀的區(qū)別在于其不直接可見，對于版權(quán)所有人而言，希望這種技術可以更好地可以證明其所有權(quán)，并能作為合法證據(jù)用于應對版權(quán)問題;對攻擊者而言，則希望通過各種攻擊手段來消除數(shù)字水印，達到惡意拷貝等侵犯版權(quán)的目的。這就需要數(shù)字水印算法具有較好的魯棒性。
[0003]無論是空間域、DCT域、頻域數(shù)字水印算法，都會無可避免的改變數(shù)字圖像本身若干像素點的值，這樣的改變會對圖像底層特征的提取產(chǎn)生影響，為了兼顧圖像檢索的準確性以及圖像的安全性、保密性要求，就必須設計適用于圖像底層特征提取算法的數(shù)字水印算法，盡量降低嵌入水印后，圖像檢索中查準率降低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，設計合理，對圖像嵌入水印并加密，保證隱藏信息的不可見性，同時具有較好的魯棒性，還可以結(jié)合圖像檢索需求，克服嵌入水印對于圖像檢索查準率的影響，實用高效，易于推廣使用。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn):一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩個部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下:
[0006](I)對原始圖像進行曲波變換:與基于曲波變換的紋理特征提取算法相同，若對輪胎花紋進行3層曲波變換，第三層高頻的子帶達到16個，而這16個子帶能量信息較少，并且由于需要計算這16個子帶的均值和方差，造成冗余信息過多;若對輪胎虎花紋圖像進行I層曲波變換，4個子帶的信息太少而無法精提取圖像紋理特征，故本算法對圖像使用2層曲波變換；
[0007](2)計算子帶能量:計算曲波變換后的原始圖像各子帶系數(shù)能量，標記第2層能量最大子帶的編號；
[0008](3)對數(shù)字水印圖像進行置亂:算法采用Torus自同構(gòu)映射對原始水印圖像進行置舌L;
[0009](4)嵌入:將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計算出的能量最大的2層高頻子帶；
[0010](5)曲波逆變換:對嵌入水印后的圖像系數(shù)進行曲波逆變換就可以得到含有數(shù)字水印的水印載體圖像。
[0011 ]所述數(shù)字水印提取算法步驟如下:
[0012](I)載體圖像曲波變換:對載體圖像進行與嵌入算法中原圖像相同的曲波變換算法;
[0013](2)計算能量最大子帶:計算各子帶能量分布，標記能量最大的子帶編號；
[0014](3)原始圖像曲波變換:對原始圖像進行曲波變換，計算各子帶能量分布，標記能量最大子帶編號；
[0015](4)提取水印:將載體圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣與原始圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣進行判決；
[0016](5)反置亂:反置亂次數(shù)與嵌入算法中之亂次數(shù)相同。
[0017]本發(fā)明的有益效果:對圖像嵌入水印并加密，以保證隱藏信息的不可見性，在嵌入圖像后與原圖非常相似，且能夠克服圖像應用過程中可能發(fā)生的JPEG攻擊、剪裁攻擊、旋轉(zhuǎn)攻擊以及圖像傳輸過程中的高斯噪聲、椒鹽噪聲等主、被動攻擊方式，具有較好的魯棒性，本系統(tǒng)還保證圖像安全性的同時還降低了嵌入水印對于圖像檢索查準率的影響。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】來詳細說明本發(fā)明；
[0019]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0020]圖2為本發(fā)明數(shù)字水印嵌入算法的框圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明數(shù)字水印提取算法的框圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0023]參照圖1-3，本【具體實施方式】采用以下技術方案:一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩個部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下:
[0024](I)對原始圖像進行曲波變換:與基于曲波變換的紋理特征提取算法相同，若對輪胎花紋進行3層曲波變換，第三層高頻的子帶達到16個，而這16個子帶能量信息較少，并且由于需要計算這16個子帶的均值和方差，造成冗余信息過多;若對輪胎虎花紋圖像進行I層曲波變換，4個子帶的信息太少而無法精提取圖像紋理特征，故本算法對圖像使用2層曲波變換；
[0025](2)計算子帶能量:計算曲波變換后的原始圖像各子帶系數(shù)能量，標記第2層能量最大子帶的編號；
[0026](3)對數(shù)字水印圖像進行置亂:算法采用Torus自同構(gòu)映射對原始水印圖像進行置舌L;
[0027](4)嵌入:將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計算出的能量最大的2層高頻子帶，選取能量最大的子帶嵌入數(shù)字水印，保證圖像的方向性盡量不隨水印嵌入而發(fā)生變化；
[0028](5)曲波逆變換:對嵌入水印后的圖像系數(shù)進行曲波逆變換就可以得到含有數(shù)字水印的水印載體圖像。
[0029]所述數(shù)字水印提取算法步驟如下:
[0030](I)載體圖像曲波變換:對載體圖像進行與嵌入算法中原圖像相同的曲波變換算法;
[0031](2)計算能量最大子帶:計算各子帶能量分布，標記能量最大的子帶編號；
[0032](3)原始圖像曲波變換:對原始圖像進行曲波變換，計算各子帶能量分布，標記能量最大子帶編號；
[0033](4)提取水印:將載體圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣與原始圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣進行判決；
[0034](5)反置亂:反置亂次數(shù)與嵌入算法中之亂次數(shù)相同。
[0035]本【具體實施方式】由于曲波變換對于曲線紋理表達能力較好，可以稀疏地表達圖像的邊緣和平滑部分，這種特性可以被利用于變換域數(shù)字水印算法來提高數(shù)字水印的魯棒性;基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)利用曲波變換的優(yōu)良特性，與曲波能量分布相結(jié)合，使數(shù)字水印算法與紋理特征提取算法相結(jié)合，旨在降低嵌入水印對于圖像檢索查準率的影響，同時保證圖像的安全性，真正做到圖像檢索中安全性與檢索效率的結(jié)合。
[0036]對未嵌入水印的原始圖像進行2層曲波變換，計算各層子帶能量分布情況，將水印圖像置亂后嵌入于能量最大的曲波子帶，這樣就保證了子帶系數(shù)的能量分布，使原本能量最大子帶在隱含信息嵌入后仍保持最大能量，可以較好地抵御系數(shù)變化的影響，降低系數(shù)改變導致的能量分布變化的可能性。
[0037]本【具體實施方式】可以對圖像進行水印嵌入并檢測圖像是否被篡改和攻擊，所提出的加密方法具有較好的不可見性，保證隱藏信息的不可見，同時具有較好的魯棒性，能夠克服圖像應用過程中可能發(fā)生的JPEG攻擊、剪裁攻擊、旋轉(zhuǎn)攻擊以及圖像傳輸過程中的高斯噪聲、椒鹽噪聲等主、被動攻擊方式，并結(jié)合圖像檢索需求，克服嵌入水印對于圖像檢索查準率的影響，穩(wěn)定性好，可靠性高，具有廣闊的市場應用前景。
[0038]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下: (1)對原始圖像進行曲波變換:若對輪胎花紋進行3層曲波變換，第三層高頻的子帶達到16個，而這16個子帶能量信息較少，并且由于需要計算這16個子帶的均值和方差，造成冗余信息過多；若對輪胎虎花紋圖像進行I層曲波變換，4個子帶的信息太少而無法精提取圖像紋理特征，故對圖像使用2層曲波變換； (2)計算子帶能量:計算曲波變換后的原始圖像各子帶系數(shù)能量，標記第2層能量最大子帶的編號； (3)對數(shù)字水印圖像進行置亂:算法采用Torus自同構(gòu)映射對原始水印圖像進行置亂； (4)嵌入:將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計算出的能量最大的2層高頻子帶； (5)曲波逆變換:對嵌入水印后的圖像系數(shù)進行曲波逆變換就可以得到含有數(shù)字水印的水印載體圖像； 所述數(shù)字水印提取算法步驟如下: (1)載體圖像曲波變換:對載體圖像進行與嵌入算法中原圖像相同的曲波變換算法； (2)計算能量最大子帶:計算各子帶能量分布，標記能量最大的子帶編號； (3)原始圖像曲波變換:對原始圖像進行曲波變換，計算各子帶能量分布，標記能量最大子帶編號； (4)提取水印:將載體圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣與原始圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣進行判決； (5)反置亂:反置亂次數(shù)與嵌入算法中之亂次數(shù)相同。
【文檔編號】G06T1/00GK106056522SQ201610317603
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】劉穎, 燕皓陽, 范九倫, 朱婷鴿
【申請人】西安郵電大學