與jpeg2000一體化的可伸縮圖像水印方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種與JPEG2000一體化的可伸縮圖像水印方法，其特征在于，包括：水印嵌入方法；和水印提取方法，其中，水印嵌入方法包括以下步驟：步驟一，整數(shù)小波變換；步驟二，Arnold變換；步驟三，排序分層；步驟四，H×H分塊；步驟五，奇異值分解；步驟六，強(qiáng)度及差值運(yùn)算；步驟七，嵌入內(nèi)嵌水?。徊襟E八，修改奇異值運(yùn)算；步驟九，奇異值分解逆運(yùn)算；步驟十，EBCOT編碼。水印提取方法包括以下步驟：步驟一，H×H分塊；步驟二，奇異值分解；步驟三，強(qiáng)度運(yùn)算；步驟四，提取各層次水印信息；步驟五，反置亂；步驟六，逆小波變換。
【專利說(shuō)明】與JPEG2000 —體化的可伸縮圖像水印方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)信息安全領(lǐng)域，具體涉及與圖像壓縮國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)JPEG2000 —體化的可伸縮圖像水印方法，用于對(duì)JPEG2000格式壓縮的圖像的數(shù)字版權(quán)保護(hù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)的普及與多媒體概念的深入人心，多媒體壓縮要求更高的性能和新的特征，以實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何設(shè)備都能訪問(wèn)多媒體的新興的通信功能，因此高效的可適應(yīng)多種需求的圖像編碼技術(shù)JPEG2000應(yīng)運(yùn)而生。JPEG2000采用了可伸縮(scalable)編碼技術(shù)和體系結(jié)構(gòu)，可以從單個(gè)多媒體編碼數(shù)據(jù)流中提取具有不同碼率的多種表現(xiàn)形式，從而在一個(gè)很廣的范圍內(nèi)對(duì)質(zhì)量和碼率實(shí)現(xiàn)優(yōu)化折衷，既可以動(dòng)態(tài)地適配不同的應(yīng)用需求，又節(jié)省了大量的存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬。多媒體的可伸縮功能由可伸縮編碼產(chǎn)生，使得壓縮多媒體內(nèi)容以漸進(jìn)增強(qiáng)的方式重現(xiàn)。JPEG2000采用內(nèi)嵌編碼方式的可伸縮結(jié)構(gòu)體系，其核心部分包括小波變換和嵌入式優(yōu)化截?cái)嗑幋a(embedded block coding with optimizedtruncat1n - EBCOT)，其中小波變換形成不同級(jí)的分辨率及對(duì)應(yīng)的子帶，為JPEG2000的分辨率漸進(jìn)功能提供了可能，而EBCOT把量化后的小波系數(shù)進(jìn)行有效地組織，并分級(jí)分層打包形成按不同漸進(jìn)順序(如質(zhì)量漸進(jìn)和分辨率漸進(jìn))表示的數(shù)據(jù)單元，實(shí)現(xiàn)可伸縮編解碼。
[0003]多媒體應(yīng)用中的安全管理和版權(quán)保護(hù)始終都是非常棘手的問(wèn)題。一個(gè)完善的多媒體解決方案必須綜合編碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)來(lái)解決此問(wèn)題。作為開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一種數(shù)據(jù)安全工具——信息隱藏技術(shù)，將重要信息隱藏在數(shù)字媒體中，并且可將這些隱藏的信息部分或全部從多媒體內(nèi)容中恢復(fù)出來(lái)，在不影響數(shù)字媒體的可用性的情況下，使數(shù)字媒體具有可追朔、防篡改、防偽造、可驗(yàn)證等特性，被看作是針對(duì)數(shù)字媒體的信息安全、版權(quán)認(rèn)證和真?zhèn)握J(rèn)證等需求頗具潛力的解決手段，最近幾年成為商業(yè)界、學(xué)術(shù)界和國(guó)家安全部門(mén)共同關(guān)注的焦點(diǎn)，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。對(duì)傳統(tǒng)編碼方式進(jìn)行了重大改革的可伸縮編碼技術(shù)，給安全技術(shù)設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)?？缮炜s編碼對(duì)水印技術(shù)的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:首先，可伸縮編碼允許接收者以各種不同的比特率解碼，由于有限的帶寬等因素，可能不能接收到完整的碼流，因而在檢測(cè)端的水印也是不完整的。若按傳統(tǒng)方法:(1)在整個(gè)圖像中加水印，意味著接收設(shè)備將僅能接收插入到編碼圖像中的一部分水印信息，而導(dǎo)致水印檢測(cè)失??；(2)若只在數(shù)字媒體的最低分辨率中加水印，盡管能檢測(cè)出水印，但所有高精度級(jí)的媒體數(shù)據(jù)由于沒(méi)有加入水印信息而得不到保護(hù)。
[0004]因此，探討如何設(shè)計(jì)可伸縮應(yīng)用友好的信息隱藏技術(shù)，使其兼容可伸縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，使高端新興的多媒體服務(wù)能在安全、高效的環(huán)境中提供多重功能，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
[0005]近年來(lái)文獻(xiàn)中出現(xiàn)了一些與可伸縮編碼標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合的水印技術(shù)，但一般仍試圖沿用傳統(tǒng)的水印技術(shù)來(lái)獲得水印算法對(duì)可伸縮功能的魯棒性。如基于小波變換的水印技術(shù)采用對(duì)整幅圖像加水印的方法，選擇在小波分解系數(shù)的中低頻子帶加水印。算法經(jīng)過(guò)保持分辨率而降低質(zhì)量的普通壓縮模式可檢測(cè)出水印，但其它壓縮模式難以檢測(cè)水印。大多數(shù)常規(guī)的水印算法都會(huì)遇到經(jīng)過(guò)基于可伸縮結(jié)構(gòu)的壓縮使得水印遭受破壞的問(wèn)題，尤其是對(duì)編碼標(biāo)準(zhǔn)中所具有的某些可伸縮特性(特別是分辨率可伸縮)失效。Columbia大學(xué)的視頻與多媒體實(shí)驗(yàn)室提出一種用于JPEG2000真?zhèn)舞b別的數(shù)字簽名算法，算法從EBCOT編碼位平面產(chǎn)生不變量特征，由發(fā)送者用私鑰產(chǎn)生數(shù)字簽名，將數(shù)字簽名、糾錯(cuò)編碼和數(shù)字水印等技術(shù)結(jié)合在一起，與JPEG2000的編解碼器一體化。盡管上述算法均以改進(jìn)對(duì)JPEG2000壓縮的魯棒性為主要目標(biāo)，但算法并未應(yīng)用JPEG2000標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量和分辨率的可伸縮功能。有些算法只是針對(duì)預(yù)先設(shè)定的壓縮率具有魯棒性，而不能適用于進(jìn)一步的壓縮或需要內(nèi)容調(diào)適的情形。已提出的各種基于傳統(tǒng)思路的水印技術(shù)還遠(yuǎn)不能解決可伸縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用需求。
[0006]可伸縮編碼已成為當(dāng)前數(shù)據(jù)編碼領(lǐng)域的主流標(biāo)準(zhǔn)和研究熱點(diǎn)，但與可伸縮編碼功能兼容的信息隱藏技術(shù)的研究相對(duì)滯后，理論、方法和技術(shù)嚴(yán)重匱乏，妨礙了 JPEG2000等可伸縮編碼標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是針對(duì)上述課題進(jìn)行的，目的在于提供一種兼容JPEG2000編碼標(biāo)準(zhǔn)、具有分辨率和質(zhì)量可伸縮性的水印方法。
[0008]本發(fā)明提供一種與JPEG2000 —體化的可伸縮圖像水印方法，其特征在于，包括:水印嵌入方法；和水印提取方法，其中，水印嵌入方法包括以下步驟:步驟一，整數(shù)小波變換，讀取需要在載體圖像中嵌入的水印圖像M，對(duì)該水印圖像M進(jìn)行三級(jí)整數(shù)可逆小波分解，得到小波域水印標(biāo)識(shí)符；步驟二，Arnold變換，將小波域水印標(biāo)識(shí)符的三層子帶分別進(jìn)行秘鑰為kp k2和k3的圖像二維Arnold變換，得到加密后的小波域水印標(biāo)識(shí)符
W，變換公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種與JPEG2000 —體化的可伸縮圖像水印方法，其特征在于，包括: 水印嵌入方法；和 水印提取方法， 其中，所述水印嵌入方法包括以下步驟: 步驟一，整數(shù)小波變換，讀取需要在載體圖像中嵌入的水印圖像M,對(duì)該水印圖像M進(jìn)行三級(jí)整數(shù)可逆小波分解，得到小波域水印標(biāo)識(shí)符； 步驟二，Arnold變換，將所述小波域水印標(biāo)識(shí)符的三層子帶分別進(jìn)行秘鑰為匕、1^和k3的圖像二維Arnold變換，得到加密后的小波域水印標(biāo)識(shí)符W，變換公式如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與JPEG2000 —體化的可伸縮圖像水印方法，其特征在于，還包括: 水印檢測(cè)方法， 該水印檢測(cè)方法包括以下步驟: 步驟一，維度提升運(yùn)算，將所述提取的水印圖像按照下列公式進(jìn)行雙線性內(nèi)插維度提升運(yùn)算，將所述水印圖像提升至原始的水印大小MXM，得到升維度水印W’ I:
f (i+u, j+v) = (1-u) (l-v)f (i, j) + (l-u) vf (i, j+1)+u (1-v) f (i, j+l)+uvf (i+1, j+1)式中，f(i，j)是所述提取的水印圖像在(i，j)處的像素值，像素值f(i，j)的雙線性內(nèi)插值f(i+u，j+u)由所述提取的水印圖像中(i, j)、(i, j+1)、(i+1, j)、(i+1, j+1)四個(gè)像素的值決定； 步驟二，相關(guān)運(yùn)算，將所述升維度水印W’ I與原始水印W作相關(guān)運(yùn)算:
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK104036449SQ201410290299
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】陳青, 張小亮, 艾麗華, 郝宇志 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)