基于內(nèi)容解析和感知分層的水印嵌入方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種基于內(nèi)容解析的水印嵌入方法，通過(guò)對(duì)數(shù)字作品進(jìn)行初始簡(jiǎn)圖分解，以獲得基元信息和紋理信息；分別對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換，以得到基元信息的小波系數(shù)和紋理的小波系數(shù)；分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理的小波系數(shù)的水印強(qiáng)度參數(shù)值（PER或ENT），對(duì)兩個(gè)水印強(qiáng)度參數(shù)值進(jìn)行合并以得到最終的水印強(qiáng)度參數(shù)值，并根據(jù)該最終的水印強(qiáng)度參數(shù)值嵌入?yún)?shù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于內(nèi)容解析和感知分層的水印嵌入方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于內(nèi)容解析和感知分層的水印嵌入方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字水印技術(shù)作為信息隱藏技術(shù)的一個(gè)分支，在為數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護(hù)提供有效技術(shù)手段方面具有天然優(yōu)勢(shì)。利用數(shù)字水印技術(shù)將特定的版權(quán)信息隱藏到原始數(shù)字視頻內(nèi)容(例如電視節(jié)目)中，在保證其不可見(jiàn)的前提下(即，滿足低感知性，不影響原作品的品質(zhì))，使原作品高清、高保真，經(jīng)過(guò)常規(guī)的電視節(jié)目發(fā)布和信號(hào)傳輸，仍可提供正常的節(jié)目觀看。僅在必要時(shí)，被提取出來(lái)以提供相應(yīng)的版權(quán)證明。在諸如電視節(jié)目的數(shù)字視頻內(nèi)容的發(fā)布和傳輸過(guò)程中，數(shù)字視頻內(nèi)容連同其中隱藏的數(shù)字水印被處理(例如，壓縮、加噪等)或會(huì)受到盜版者的非法攻擊，使得水印受到一定程度的破壞。因此需要設(shè)計(jì)出具有低感知度同時(shí)具有強(qiáng)魯棒性的數(shù)字水印。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，以數(shù)字視頻水印為例，采用如下方法對(duì)數(shù)字視頻進(jìn)行版權(quán)保護(hù)。首先，提取原始數(shù)字視頻序列中的一幀畫(huà)面Y，將該幀畫(huà)面的各個(gè)像素的亮度信息陣列記為
I。將I從空間域變換到頻域，例如，可以通過(guò)余弦變換(DCT)或小波變換(DWT)進(jìn)行從空間域到頻域的變換。然后，計(jì)算水印強(qiáng)度參數(shù)，用于確定水印嵌入的強(qiáng)度。在利用感知掩蔽模型進(jìn)行水印的嵌入時(shí)，要計(jì)算的水印強(qiáng)度參數(shù)是最小可察覺(jué)失真(Just NoticeableDifference)，簡(jiǎn)稱(chēng)JND值，也被表達(dá)為感知閾值PER。另外，利用熵掩蔽模型確定水印的嵌入時(shí)，計(jì)算熵值ENT。JND值和熵值ENT是水印嵌入?yún)?shù)，也就是說(shuō)，水印嵌入強(qiáng)度取決于JND值或熵值ENT。最后根 據(jù)JND值或熵值ENT，在亮度集合I的頻域系數(shù)中嵌入水印。
[0004]在數(shù)字水印嵌入技術(shù)中，小波分解是一種常用的空域、頻域變換的方法。圖1示意性地示出了對(duì)畫(huà)面Y的亮度集合I進(jìn)行一級(jí)小波變換后的小波系數(shù)陣列，從圖中可以看到，小波系數(shù)的感知方向S包括4個(gè)部分:LL、LH、HL和HH。在上述數(shù)字水印嵌入方法中，可以根據(jù)需要做多級(jí)小波分解。
[0005]現(xiàn)有的水印嵌入方法在一定程度上兼顧了水印的低感知性和強(qiáng)魯棒性。然而，現(xiàn)有的感知掩蔽模型或熵掩蔽模型大多使用基于像素的全局統(tǒng)計(jì)特性，這樣計(jì)算出來(lái)的JND值并不能準(zhǔn)確反應(yīng)人眼的視覺(jué)感知，如圖像/視頻中某些區(qū)域雖然具有高信息熵，但人眼對(duì)其內(nèi)容的關(guān)注度卻很低，這樣的信息度量值，容易對(duì)水印的嵌入產(chǎn)生誤導(dǎo)，并導(dǎo)致魯棒性能和感知性能的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)方面提出一種改進(jìn)的水印嵌入方法，在對(duì)數(shù)字圖像，即其集合I做小波變換前，對(duì)集合I進(jìn)行分解，即，進(jìn)行內(nèi)容解析，得到基元信息Iws和紋理信息，且滿足I =Iws + !^。分別求得基元信息Iws的水印強(qiáng)度參數(shù)(例如，PER或ENT)和紋理信息的水印強(qiáng)度參數(shù)(例如，PER或ENT)，對(duì)兩個(gè)水印強(qiáng)度參數(shù)值合并。
[0007]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種基于內(nèi)容解析和感知層級(jí)的水印嵌入方法，包括:對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分解，以獲得基元信息和紋理信息；分別對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換，以得到基元信息的小波系數(shù)和紋理的小波系數(shù)；利用感知掩蔽模型分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理信息的小波系數(shù)的JND值，即，
【權(quán)利要求】
1.一種基于內(nèi)容解析和感知層級(jí)的水印嵌入方法，包括: 對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分解，以獲得基元信息和紋理信息； 分別對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換，以得到基元信息的小波系數(shù)和紋理的小波系數(shù)； 利用感知掩蔽模型分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理信息的小波系數(shù)的JND值，即，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水印嵌入方法，其中，對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換包括對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行I至3級(jí)小波變換，m、η的值優(yōu)選為:
3.一種基于內(nèi)容解析和感知層級(jí)的水印嵌入方法，包括: 對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分解，以獲得基元信息和紋理信息； 分別對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換，以得到基元信息的小波系數(shù)和紋理的小波系數(shù)； 利用熵掩蔽模型分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理信息的小波系數(shù)的熵值，ENTws和
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的水印嵌入方法， 其中，對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行分解以獲得基元信息和紋理信息包括，對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行初始簡(jiǎn)圖分解。
5.一種水印嵌入方法，包括: 采用感知掩蔽模型計(jì)算數(shù)字圖像的小波系數(shù)的感知閾值/W/， 利用熵掩蔽模型計(jì)算所述數(shù)字圖像的小波系數(shù)的熵值， 使用下述公式計(jì)算得到經(jīng)過(guò)熵值調(diào)制的水印強(qiáng)度參數(shù)JND值:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水印嵌入方法，其中，P的數(shù)值優(yōu)選為以下三個(gè)范圍之一 0〈 P〈1.1，P >1.15 和 1.1 ≤ P ≤ 1.15。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水印嵌入方法，所述采用感知掩蔽模型計(jì)算所述數(shù)字圖像的小波系數(shù)的感知閾值PM;包括: 將所述數(shù)字圖像分解為基元信息和紋理信息； 分別對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換，以得到基元信息的小波系數(shù)和紋理的小波系數(shù)； 利用感知掩蔽模型分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理信息的小波系數(shù)的JND值，即，JNDws和
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水印嵌入方法，其中，對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換包括對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行I至3級(jí)小波變換，m、n的值優(yōu)選為:
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水印嵌入方法，所述采用感知掩蔽模型計(jì)算所述數(shù)字圖像的小波系數(shù)的感知閾值/W;包括: 對(duì)所述數(shù)字圖像整體做小波變換； 采用感知掩蔽模型計(jì)算所述圖像整體的小波系數(shù)的感知閾值per1.
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水印嵌入方法，所述利用熵掩蔽模型計(jì)算所述數(shù)字圖像的小波系數(shù)的熵值包括: 將所述數(shù)字圖像分解為基元信息和紋理信息； 分別對(duì)基元信息和紋理信息進(jìn)行小波變換，以得到基元信息的小波系數(shù)和紋理的小波系數(shù)； 利用熵掩蔽模型分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理信息的小波系數(shù)的熵值，ENTws和
11.根據(jù)權(quán)利要求7或10所述的水印嵌入方法， 其中，將所述數(shù)字圖像分解為基元信息和紋理信息包括，對(duì)所述數(shù)字圖像進(jìn)行初始簡(jiǎn)圖分解。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水印嵌入方法，所述采用熵掩蔽模型計(jì)算所述數(shù)字圖像的小波系數(shù)的熵值.ENT51包括: 對(duì)所述數(shù)字圖像整體做小波變換； 采用熵掩蔽模型計(jì)算所述圖像整體的小波系數(shù)的熵值/AC。
13.一種水印嵌入裝置，包括: 數(shù)據(jù)接收單元(210)，用于從外部接收要被嵌入水印的圖像； 分解單元(220)，將所述要被嵌入水印的圖像分解成基元部分和紋理部分；變換單元(230)，用于分別將所述基元部分和紋理部分從空域變換到頻域； 水印強(qiáng)度參數(shù)確定單元(240)，用于分別確定變換到頻域的基元部分和紋理部分的水印強(qiáng)度參數(shù)，并對(duì)這兩個(gè)參數(shù)合并，以得到最終的水印強(qiáng)度參數(shù)值； 水印確定單元(250)，用于計(jì)算要嵌入的水?。? 水印嵌入單元(260)，用于根據(jù)所述水印強(qiáng)度參數(shù)確定單元(240)確定的最終的水印強(qiáng)度參數(shù)值將水印確定單元(250)計(jì)算的水印嵌入到數(shù)據(jù)接收單元(210)接收到要嵌入水印的圖像中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的水印嵌入裝置，其中 所述變換單元(230)對(duì)所述基元部分和紋理部分分別做小波變換。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水印嵌入裝置，其中所述水印強(qiáng)度參數(shù)確定單元(240) 利用感知掩蔽模型分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理信息的小波系數(shù)的水印強(qiáng)參數(shù)值，即
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的水印嵌入裝置，其中所述水印強(qiáng)度參數(shù)確定單元(240) 利用熵掩蔽模型分別計(jì)算基元信息的小波系數(shù)和紋理信息的小波系數(shù)的熵值，ENTws和
17.一種水印嵌入裝置，包括: 數(shù)據(jù)接收單元(210)，用于從外部接收要被嵌入水印的圖像； 變換單元(230)，用于對(duì)所述要被嵌入水印的圖像做小波變換，以從空域變換到頻域； 水印強(qiáng)度參數(shù)確定單元(240)，用于 采用感知掩蔽模型計(jì)算所述圖像的小波系數(shù)的感知閾值， 利用熵掩蔽模型計(jì)算所述圖像的小波系數(shù)的熵值H/;'， 使用下述公式計(jì)算得到經(jīng)過(guò)熵值調(diào)制的水印強(qiáng)度參數(shù)JND值:
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK103854248SQ201210518446
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月5日
【發(fā)明者】楊成, 張亞娜, 李偉, 楊秋, 皮婉素, 李晨, 聶艷龍 申請(qǐng)人:中國(guó)傳媒大學(xué)