專利名稱：一種基于三維dft在體數(shù)據(jù)中嵌入多重水印的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于三維DFT(離散傅里葉變換)和體數(shù)據(jù)特征的多重?cái)?shù)字水印 嵌入技術(shù)，是一種多媒體數(shù)據(jù)保護(hù)方法，屬于多媒體信號(hào)處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種數(shù)字媒體如文本、圖像、聲音、視頻 等都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)快速方便地進(jìn)行傳輸，信息化給人們的生活帶了極大的方便；但同時(shí) 這也使得這些信息的篡改和盜版等變得非常容易。數(shù)字水印是實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字作品版權(quán)保護(hù)的有效手段。因此，該技術(shù)成為多媒體信息 安全領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。但多數(shù)研究方向是在圖像、音頻數(shù)字水印。目前在數(shù)字水印研究領(lǐng)域中，如何在體數(shù)據(jù)中嵌入水印的問(wèn)題，研究較少，因?yàn)獒t(yī) 學(xué)圖像(CT、MRI等)大部分是體數(shù)據(jù)，這些體數(shù)據(jù)，原則上是不容許修改其內(nèi)容的，因此對(duì) 于在體數(shù)據(jù)中嵌入多重水印難度較大，目前尚未見(jiàn)報(bào)道，尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于三維DFT在體數(shù)據(jù)中嵌入多重水印的方法，并且該 水印算法具有較強(qiáng)的魯棒性，既能抗擊幾何攻擊又能抗常規(guī)攻擊，而且水印的嵌入不影響 原始體數(shù)據(jù)，是一種零水印方式。從而較好的保護(hù)了三維體數(shù)據(jù)的版權(quán)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣進(jìn)行的基于全局三維DFT (這里將體數(shù)據(jù)作為 一個(gè)整體進(jìn)行傅里葉變換，而不是分成小的立體塊進(jìn)行三維DFT變換)，在DFT系數(shù)中，提取 一個(gè)抗幾何攻擊的特征向量，并將水印技術(shù)與密碼學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了多重?cái)?shù)字水印 的嵌入。本發(fā)明所采用的方法包括水印嵌入和水印提取兩大部分，第一部分為水印嵌入，包 括(1)通過(guò)對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行全局三維DFT，得到一個(gè)抗幾何攻擊的特征向量V(j)，(2)根據(jù)要 嵌入的多重水印Wk(j)，k = 1，2，. . .，η ;n表示嵌入的水印個(gè)數(shù)，和在體數(shù)據(jù)中提取的特征 向量V(j)，通過(guò)Hash函數(shù)運(yùn)算，生成二值邏輯序列Keyk(j)，然后將二值邏輯序列Keyk(j) 存在第三方；第二部分為多重水印的提取，包括C3)求出待測(cè)體數(shù)據(jù)的抗幾何攻擊的特 征向量V’ (j), (4)利用以存在第三方的二值邏輯序列Keyk(j)和待測(cè)體數(shù)據(jù)的特征向量 V，(j)，提取出多重水印Wk’(j)。現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如下第一部分通過(guò)多重水印的嵌入首先用Wk(j)表示要嵌入的多重水印，Wk(j) = {wk(j) |w(j) =0,1；1^ j^L, 1 ^ k ^ η}, L代表要嵌入的一個(gè)水印長(zhǎng)度，η為嵌入水印的個(gè)數(shù)。原始體數(shù)據(jù)記為F = {f(i，j，k) |f(i，j，k) e R;1 彡 i 彡M，1 彡 j 彡 N，1 彡 k彡P(guān))}，其中，f(i，j，k)表示體數(shù) 據(jù)的體素(Voxel)數(shù)據(jù)值，類似二維圖像中的圖像的像素灰度值，設(shè)N = M(設(shè)切片的長(zhǎng)寬 一樣)，多重水印的嵌入步驟如下1)通過(guò)對(duì)原始體數(shù)據(jù)進(jìn)行全局三維DFT，得到該體數(shù)據(jù)的一個(gè)抗幾何攻擊的特征
3向量V(j)； 先對(duì)原始體數(shù)據(jù)F (i，j，k)進(jìn)行全局三維DFT，得到三維DFT系數(shù)矩陣FF (i，j，k)， 再?gòu)南禂?shù)矩陣FF (i，j，k)中，取出前L個(gè)值，并通過(guò)對(duì)三維DFT系數(shù)進(jìn)行符號(hào)運(yùn)算得到該體 數(shù)據(jù)的特征向量V(j)，由于傅里葉的系數(shù)為復(fù)數(shù)，方便起見(jiàn)，這里將實(shí)部、虛部作為兩個(gè)數(shù)， 當(dāng)傅里葉系數(shù)的實(shí)部或虛部系數(shù)值為“正”時(shí)我們用“1”表示(含“0”的情況)，系數(shù)為負(fù) 時(shí)“0”表示(原因見(jiàn)下部分)，程序過(guò)程描述如下FF(i，j，k) = DFT3(F(i, j, k))V(j) = Sign(FF(i, j, k))2)根據(jù)多重水印Wk(j)和體數(shù)據(jù)的特征向量V(j)，利用Hash函數(shù)特性，生成二值 邏輯序列Keyk (j)
權(quán)利要求
1. 一種基于三維DFT在體數(shù)據(jù)中嵌入多重水印的方法，其特征在于基于全局三維DFT 及抗幾何攻擊的特征向量的提取，并將水印技術(shù)、密碼學(xué)中的Hash函數(shù)特性和“第三方”概 念有機(jī)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了在體數(shù)據(jù)中多重?cái)?shù)字水印的嵌入，該方法共分兩個(gè)部分，共計(jì)四個(gè) 步驟第一部分是多重水印嵌入通過(guò)對(duì)多重水印的嵌入操作，得到相應(yīng)的二值邏輯序列 Keyk(J)；1)對(duì)原始體數(shù)據(jù)進(jìn)行全局三維DFT，從傅里葉系數(shù)中，根據(jù)低中頻系數(shù)的符號(hào)序列來(lái) 得到該圖的抗幾何攻擊的向量V(j)；2)利用Hash函數(shù)和要嵌入的多重水印Wk(J)，k= 0，1，2，· · ·，η ；得到二值邏輯序列Keyk(j), Keyk G)= V(j) Wk(j);保存Keyk(j)，下面提取水印時(shí)要用到。通過(guò)把Keyk(j)作為密鑰向第三方申請(qǐng)，以獲 得對(duì)原圖的所有權(quán)；第二部分是多重水印提取通過(guò)二值邏輯序列Keyk(j)和待測(cè)體數(shù)據(jù)的抗幾何攻擊的 特征向量V，(j)，提取出多重水印Wk’ (j)；3)對(duì)待測(cè)體數(shù)據(jù)進(jìn)行全局三維DFT；在傅里葉系數(shù)中，根據(jù)低中頻系數(shù)的符號(hào)提取出 待測(cè)圖像的視覺(jué)特征向量V’ (j)；4)利用Hash函數(shù)性質(zhì)，和存在第三方的Keyk(j)，提取出水印，Wk'G)= Keyk G) V'(j)；將wk(j)和wk’ (j)進(jìn)行歸一化相關(guān)系數(shù)計(jì)算，來(lái)確定圖像的所有權(quán)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于三維DFT在體數(shù)據(jù)中嵌入多重水印的方法，屬于多媒體信號(hào)處理領(lǐng)域。本發(fā)明的步驟是先進(jìn)行水印的嵌入，包括(1)對(duì)原體數(shù)據(jù)進(jìn)行全局三維DFT，在變換系數(shù)中提取一個(gè)抗幾何攻擊的特征向量；(2)利用該特征向量和要嵌入的多水印通過(guò)Hash函數(shù)得到相應(yīng)的二值邏輯序列，并將該二值序列存于第三方。然后進(jìn)行多水印提取，包括(3)對(duì)待測(cè)體數(shù)據(jù)進(jìn)行全局三維DFT，提取該對(duì)象的特征向量；(4)利用Hash函數(shù)特性和存在第三方的二值邏輯序列提取多水印。本發(fā)明是基于全局三維DFT的體數(shù)據(jù)多水印嵌入技術(shù)，實(shí)驗(yàn)證明該算法有較強(qiáng)的抗幾何和常規(guī)攻擊能力，并且多重水印的嵌入不改變體數(shù)據(jù)的內(nèi)容。
文檔編號(hào)G06T1/00GK102129657SQ20111005672
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者李京兵, 杜文才, 陳延偉 申請(qǐng)人:海南大學(xué)