基于小波高頻子帶補(bǔ)償?shù)囊曨l添加和檢測(cè)數(shù)字水印的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和多媒體技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及視頻水印添加和檢測(cè)技 術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于小波高頻子帶補(bǔ)償?shù)囊曨l添加和檢測(cè)數(shù)字水印的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 1、互聯(lián)網(wǎng)版影視權(quán)保護(hù)提出了數(shù)字水印技術(shù)的要求
[0003] 隨著網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，大量的原創(chuàng)信息通過(guò)ICP向廣大受眾發(fā)布?；ヂ?lián) 網(wǎng)平臺(tái)的便捷性和彌漫性使得在運(yùn)樣的平臺(tái)上發(fā)布信息，可W用很小的成本實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的大 范圍傳播。運(yùn)是完全符合媒體產(chǎn)業(yè)規(guī)律的方式，然而運(yùn)樣的方式也帶來(lái)了安全上的問(wèn)題，尤 其是對(duì)于視聽節(jié)目的產(chǎn)權(quán)保護(hù)。
[0004] 與傳統(tǒng)的紙質(zhì)媒體不同，對(duì)于視聽節(jié)目的數(shù)字產(chǎn)權(quán)的保護(hù)和聲明，在技術(shù)上有較 大的難度。為了解決此類安全問(wèn)題，在近些年信息安全技術(shù)研究領(lǐng)域出現(xiàn)了一個(gè)新的研究 方向一-數(shù)字水印技術(shù)。其作為產(chǎn)權(quán)保護(hù)、防止非法復(fù)制、圖像安全認(rèn)證、隱蔽通訊與對(duì)抗 W及電子商務(wù)中網(wǎng)頁(yè)保護(hù)和票據(jù)防偽等方面的有力工具，已得到了廣泛關(guān)注和迅速發(fā)展。
[0005] 數(shù)字水印是一種新的數(shù)字媒體保護(hù)技術(shù)，它是將特定的信息（如版權(quán)信息、序列 號(hào)、公司標(biāo)志、有意義的文本等)嵌入到圖像、語(yǔ)音、視頻等各種數(shù)字媒體中，W達(dá)到版權(quán)保 護(hù)的目的。同時(shí)，運(yùn)種信息的嵌入不影響主媒體的使用價(jià)值，不容易被人的知覺系統(tǒng)覺察， 且通過(guò)特定的恢復(fù)方法可提取出來(lái)原來(lái)嵌入的信息。通過(guò)提取運(yùn)些隱藏的信息可W確認(rèn)內(nèi) 容的創(chuàng)建者和購(gòu)買者，檢測(cè)其真實(shí)性、完整性。
[0006] 2、數(shù)字水印技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)
[0007] 數(shù)字水印在加到媒體文件后，比如圖片、視頻、音頻后，運(yùn)些媒體數(shù)據(jù)還將會(huì)經(jīng)受 傳輸、轉(zhuǎn)碼、編輯等操作，運(yùn)些操作都會(huì)對(duì)水印造成某種程度的改變，我們稱運(yùn)種改變?yōu)闊o(wú) 意的水印攻擊。無(wú)意的水印攻擊使數(shù)據(jù)帖遭受空域?yàn)V波，量化，重采樣等信號(hào)處理操作，W 及位移、尺度變換等操作。惡意攻擊則目的非常明確，就是使水印失效。其方法大概有3類： a)通過(guò)破壞水印的時(shí)空同步性(幾何攻擊和時(shí)域同步攻擊)使得水印無(wú)法檢出;b)添加干擾 水印，讓檢出的水印存在歧義；C )估計(jì)水印，并設(shè)法去除，比如共謀攻擊（col Iusion attack)。遭受空域幾何攻擊的圖像或視頻，其水印可能發(fā)生位移、尺度和旋轉(zhuǎn)變化，特別 是旋轉(zhuǎn)變化，導(dǎo)致水印信息與原有水印信息失去了同步，導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)。即使是微小程度的 幾何攻擊也會(huì)改變空間位置的同步關(guān)系。目前存在的大多數(shù)視頻水印算法對(duì)于幾何攻擊的 魯棒性都比較差。抵抗幾何攻擊一直是數(shù)字水印技術(shù)所面臨的最大挑戰(zhàn)之一，當(dāng)前的研究 主要集中在該問(wèn)題上。目前已有的抗幾何攻擊算法包括基于校準(zhǔn)的算法、基于RST不變域的 算法、基于規(guī)范化的算法和基于特殊水印模式的算法等，分別介紹如下。
[000引基于校準(zhǔn)的算法:基于校準(zhǔn)的算法主要思想是:在檢測(cè)水印前先通過(guò)某種方式檢 測(cè)圖像遭受到的幾何失真參數(shù)，然后將受攻擊圖像逆變換回原始狀態(tài)W使水印同步，再進(jìn) 行檢測(cè)。W下是幾種典型代表(1)利用參考模板[1，2]。在嵌入水印時(shí)，同時(shí)嵌入一個(gè)伴隨的 參考模板，運(yùn)個(gè)模板只起標(biāo)識(shí)作用，本身不攜帶信息，只是一種圖像幾何變換的恢復(fù)手段。 因此，要求運(yùn)個(gè)模板具有比水印更高的魯棒性，在受到幾何攻擊后仍能夠識(shí)別出來(lái)。水印檢 測(cè)時(shí)通過(guò)將提取出來(lái)的模板與原模板匹配，確定圖像遭受的幾何攻擊參數(shù)。運(yùn)種方法最大 的缺陷是容易受到模板攻擊。（2)利用圖像特征點(diǎn)。文獻(xiàn)[8,9]通過(guò)匹配原始圖像和受攻擊 圖像的化rris特征點(diǎn)集，對(duì)水印圖像進(jìn)行失真校正，可W校正剪切、旋轉(zhuǎn)、縮放的單一和復(fù) 合失真。文獻(xiàn)[引利用圖像的SIFT(尺度不變特征變換)特征點(diǎn)估計(jì)幾何失真參數(shù)，實(shí)驗(yàn)顯示 具有理想的魯棒性和檢測(cè)精度。但視頻帖在遭受到局部亮度變化或帖序顛倒的攻擊時(shí)候， 其特征點(diǎn)檢測(cè)容易失效或無(wú)法在時(shí)間序列上對(duì)準(zhǔn)。
[0009] 基于RST不變域的算法:基于RST不變域算法主要思想是:找到一種變換，使得圖像 在遭受全局的RST變換(旋轉(zhuǎn)、縮放、平移)后變換域的值保持不變。因此，在該不變域中嵌入 水印就能夠抵抗運(yùn)些幾何攻擊。最有代表性的是化urier-Mellin變換不變域[6LDFT幅度 具有平移不變性，F(xiàn)MT幅度具有旋轉(zhuǎn)和尺度不變性，把兩種特性結(jié)合起來(lái)可得到平移、旋轉(zhuǎn) 和尺度不變性。運(yùn)種方法對(duì)旋轉(zhuǎn)、縮放、平移和肝EG壓縮魯棒性較好，但該方法采用的強(qiáng)不 變性是很難實(shí)現(xiàn)的，而且計(jì)算量很大。運(yùn)類算法的主要缺點(diǎn)是使用了對(duì)數(shù)-極坐標(biāo)變換和逆 變換，而運(yùn)個(gè)變換是有損過(guò)程，由于插值導(dǎo)致對(duì)圖像質(zhì)量影響較大。
[0010] 基于規(guī)范化的算法:基于規(guī)范化的算法主要思想是:定義某種圖像的規(guī)范化(標(biāo)準(zhǔn) 化或歸一化)形式，將嵌入水印的原始載體圖像和待檢測(cè)的受攻擊圖像都變換到此形式，從 而實(shí)現(xiàn)水印同步。文獻(xiàn)[3,4,7]利用幾何矩對(duì)原始圖像和接收?qǐng)D像進(jìn)行歸一化處理，使水印 的嵌人和檢測(cè)都在同步的基礎(chǔ)上進(jìn)行?；趫D像幾何矩的歸一化過(guò)程因逆變換造成圖像質(zhì) 量大幅下降，其嚴(yán)重程度隨水印信息加入的強(qiáng)度而大幅降低，還影響嵌入和提取(檢測(cè)）效 果D
[0011] 主要參考文獻(xiàn)；
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供了一種能有效提高嵌入水印視 頻質(zhì)量，同時(shí)能夠降低算法計(jì)算量、增強(qiáng)抗幾何攻擊魯棒性，使之更加適應(yīng)當(dāng)前高清多媒體 的版權(quán)實(shí)時(shí)保護(hù)的基于小波高頻子帶補(bǔ)償?shù)囊曨l添加和檢測(cè)數(shù)字水印的實(shí)現(xiàn)方法。
[0023] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于小波高頻子帶補(bǔ)償?shù)囊曨l添加和檢測(cè)數(shù)字水印 的方法具有如下構(gòu)成：
[0024] 該基于小波高頻子帶補(bǔ)償?shù)囊曨l添加和檢測(cè)數(shù)字水印的方法，其主要特點(diǎn)是，所 述的方法包括W下步驟：
[0025] 視頻添加數(shù)字水印的方法和視頻檢測(cè)數(shù)字水印的方法，所述的視頻添加數(shù)字水印 的方法包括：
[0026] (1-1)基于小波高頻子帶補(bǔ)償對(duì)原始圖像進(jìn)行歸一化處理得到歸一化圖像；
[0027] (1-2)在所述的歸一化圖像中嵌入水印和密鑰得到水印圖像；
[00%]所述的視頻檢測(cè)數(shù)字水印的方法包括：
[0029] (2-1)對(duì)所述的水印圖像進(jìn)行逆歸一化處理得到歸一化水印圖像；
[0030] (2-2)基于密鑰對(duì)所述的歸一化水印圖像中的水印進(jìn)行檢測(cè)。
[0031] 較佳地，所述的步驟(1-1)，包括W下步驟：
[0032] (1-1-1)將視頻帖I經(jīng)過(guò)小波分解，使得第n層化子帶小波與歸一化圖像NI的約定 大小尺度(比如512X5