一種抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，該方法包括：將水印信息結(jié)構(gòu)化處理，將水印信息多次重復(fù)嵌入載體圖像每個(gè)分片的DCT域中；在時(shí)域上利用差分確定一個(gè)抗縮放攻擊網(wǎng)格；在水印提取過(guò)程中，提取抗縮放攻擊網(wǎng)格，計(jì)算出幾何變換參數(shù)并進(jìn)行幾何校正；利用水印提取方法進(jìn)行水印的提取。在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)水印信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化處理，在原始圖像的每個(gè)分片中重復(fù)嵌入水印信息，在該圖像上確定一個(gè)固定大小的抗縮放攻擊網(wǎng)格；在檢測(cè)時(shí)，通過(guò)檢測(cè)抗縮放攻擊網(wǎng)格來(lái)對(duì)待檢圖像進(jìn)行幾何變換參數(shù)的估計(jì)，進(jìn)行圖像校正和恢復(fù)，用水印提取算法實(shí)現(xiàn)水印的提取。在圖像經(jīng)縮放和剪切后，均能較好地提取出水印信息，達(dá)到了抗縮放和抗剪切的要求。
【專利說(shuō)明】一種抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉一種抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)絡(luò)的日益普及，多媒體信息交流達(dá)到了前所未有的深度和廣度。人們可以通過(guò)Internet發(fā)布自己的多媒體作品(包括音頻、視頻、動(dòng)畫、圖像等)、傳遞重要信息、進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)貿(mào)易等，但隨之而來(lái)的副作用也十分明顯。例如，任何人都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輕而易舉地得到他人的原始作品，尤其是數(shù)字化的圖像、音樂(lè)、電影等，盜用者不但可以通過(guò)非法手段獲取電子數(shù)據(jù)，而且可以未經(jīng)作者的同意而對(duì)原作品加以復(fù)制、修改、生產(chǎn)等，這些不法行為嚴(yán)重侵害了作者的著作權(quán)，給版權(quán)所有者帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)信息安全造成強(qiáng)烈的沖擊。
[0003]自從1993年Caronni首次提出“數(shù)字水印”概念之后，數(shù)字水印作為當(dāng)前多媒體版權(quán)保護(hù)的一項(xiàng)極有潛力的解決方案，已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和商業(yè)界共同關(guān)注的熱點(diǎn)。數(shù)字水印技術(shù)是通過(guò)一定的算法將一些標(biāo)志性信息直接嵌入到多媒體內(nèi)容中，不但不影響原內(nèi)容的價(jià)值和使用，且水印不能被人感知或注意到，只有通過(guò)專用的檢測(cè)才能提取。其中被嵌入的水印可以是一段文字、標(biāo)識(shí)、序列號(hào)等，用于證明作者對(duì)其作品的所有權(quán)，并作為鑒定、起訴非法侵權(quán)的證據(jù)，同時(shí)通過(guò)對(duì)水印的檢測(cè)盒分析來(lái)保證數(shù)字信息的完整可靠性，從而成為保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)和數(shù)字多媒體防偽的有效手段。
[0004]盡管數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展已有10余年的歷史，并且取得很大的進(jìn)展，在工業(yè)界也開(kāi)始使用，然而它還未成為數(shù)字內(nèi)容安全保護(hù)體系中的有效組成部分，越來(lái)越多的攻擊方法依然是數(shù)字水印技術(shù)面臨的難題。目前為止，數(shù)字水印算法的抗攻擊能力仍然沒(méi)能達(dá)到人們的預(yù)期要求，一般只能抵抗幾種常見(jiàn)的攻擊，其中，解決水印的同步攻擊被認(rèn)為是提高數(shù)字水印魯棒性的關(guān)鍵問(wèn)題。幾何變換攻擊時(shí)同步攻擊的一種，它通過(guò)圖像的幾何操作，如縮放、空間位移、旋轉(zhuǎn)、裁剪、重采樣以及一些幾何變形等破壞水印嵌入與檢測(cè)的同步，從而使水印檢測(cè)器檢測(cè)不到圖像中的水印信號(hào)，進(jìn)而達(dá)到攻擊的目的，是一種有效的攻擊方法。
[0005]幾何攻擊的出現(xiàn)對(duì)水印系統(tǒng)的魯棒性、或者說(shuō)可用性帶來(lái)了致命的打擊，它造成的圖像失真很小，但是它可以使得絕大多數(shù)的水印算法失效，因此，抗幾何攻擊的數(shù)字水印技術(shù)研究具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0006]作為版權(quán)保護(hù)的有效手段，數(shù)字水印必須能夠在使用過(guò)程中對(duì)各種攻擊具有較強(qiáng)的魯棒性?？箮缀喂魰r(shí)數(shù)字水印技術(shù)的難點(diǎn)，但幾何攻擊也是實(shí)際應(yīng)用中非常常見(jiàn)的攻擊。已有的抗幾何攻擊的水印算法可以分為以下三類:一是嵌入水印時(shí)另外嵌入一個(gè)額外的模板用于估計(jì)圖像經(jīng)過(guò)的幾何變換的參數(shù)；二是在對(duì)幾何攻擊具有不變性的域中嵌入水印，如奇異值分解、傅里葉-梅林變換域、基于矩的圖像歸一化區(qū)域、Zernike矩等；三是利用圖像的不變特征點(diǎn)實(shí)現(xiàn)水印的重同步。已有的大多數(shù)算法都可以有效抵抗加噪、濾波、JPEG壓縮等常規(guī)攻擊，但對(duì)于剪切、平移、縮放、旋轉(zhuǎn)等幾何攻擊，魯棒性較差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，在圖像經(jīng)縮放和剪切后，均能較好地提取出水印信息，達(dá)到了抗縮放和抗剪切的要求。
[0008]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，所述方法包括:
[0009]將水印信息結(jié)構(gòu)化處理，將水印信息多次重復(fù)嵌入載體圖像每個(gè)分片的DCT域中；
[0010]在時(shí)域上利用差分確定一個(gè)抗縮放攻擊網(wǎng)格；
[0011]在水印提取過(guò)程中，提取抗縮放攻擊網(wǎng)格，計(jì)算出幾何變換參數(shù)并進(jìn)行幾何校正；
[0012]利用水印提取方法進(jìn)行水印的提取。
[0013]優(yōu)選地，在所述將水印信息結(jié)構(gòu)化處理的步驟之前，還包括:選擇30X32 二值圖像作為待嵌入的水印信號(hào)，根據(jù)數(shù)字圖像的發(fā)行商、授權(quán)用戶以及分發(fā)時(shí)間組成二值圖像。
[0014]優(yōu)選地，所述將水印信息多次重復(fù)嵌入載體圖像每個(gè)分片的DCT域中的步驟包括:
[0015]對(duì)載體圖像進(jìn)行分片，每個(gè)分片大小為256 X 256,在每個(gè)分片中嵌入一個(gè)版本的水印信息；
[0016]在每個(gè)256X256的分片中將分片圖像分為8X8的小塊，選擇其中的256個(gè)小塊進(jìn)行水印信息的嵌入，在每個(gè)小塊中嵌入4比特，256個(gè)小塊總共嵌入1024比特；
[0017]把選定8X8小塊的數(shù)據(jù)變換到DCT域上，選擇DCT域的中低頻區(qū)的4個(gè)AC系數(shù)來(lái)嵌入水印比特；
[0018]對(duì)每個(gè)8X8DCT塊進(jìn)行JPEG反量化后作DCT逆變換，將各8X8塊放入載體圖像中原來(lái)位置。
[0019]優(yōu)選地，所述把選定8X8小塊的數(shù)據(jù)變換到DCT域上，選擇DCT域的中低頻區(qū)的4個(gè)AC系數(shù)來(lái)嵌入水印比特的步驟包括:
[0020]提取出選定的水印嵌入位置DCT低頻系數(shù)FData (X) JfFData(X)進(jìn)行JPEG量化，量化結(jié)果存入CU)，提取出CU)的第3位比特，記為b3，取CU)絕對(duì)值，記為D(X)，對(duì)D(X)進(jìn)行舍入量化以嵌入水印信號(hào):
【權(quán)利要求】
1.一種抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，其特征在于，所述方法包括: 將水印信息結(jié)構(gòu)化處理，將水印信息多次重復(fù)嵌入載體圖像每個(gè)分片的DCT域中； 在時(shí)域上利用差分確定一個(gè)抗縮放攻擊網(wǎng)格； 在水印提取過(guò)程中，提取抗縮放攻擊網(wǎng)格，計(jì)算出幾何變換參數(shù)并進(jìn)行幾何校正； 利用水印提取方法進(jìn)行水印的提取。
2.如權(quán)利要求1所述的抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，其特征在于，在所述將水印信息結(jié)構(gòu)化處理的步驟之前，還包括:選擇30X32 二值圖像作為待嵌入的水印信號(hào)，根據(jù)數(shù)字圖像的發(fā)行商、授權(quán)用戶以及分發(fā)時(shí)間組成二值圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，其特征在于，所述將水印信息多次重復(fù)嵌入載體圖像每個(gè)分片的DCT域中的步驟包括: 對(duì)載體圖像進(jìn)行分片，每個(gè)分片大小為256X256,在每個(gè)分片中嵌入一個(gè)版本的水印信息； 在每個(gè)256X256的分片中將分片圖像分為8X8的小塊，選擇其中的256個(gè)小塊進(jìn)行水印信息的嵌入，在每個(gè)小塊中嵌入4比特，256個(gè)小塊總共嵌入1024比特； 把選定8X8小塊的數(shù)據(jù)變換到DCT域上，選擇DCT域的中低頻區(qū)的4個(gè)AC系數(shù)來(lái)嵌入水印比特； 對(duì)每個(gè)8X8DCT塊進(jìn)行JPEG反量化后作DCT逆變換，將各8 X 8塊放入載體圖像中原來(lái)位置。
4.如權(quán)利要求1所述的抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，其特征在于，所述把選定8X8小塊的數(shù)據(jù)變換到DCT域上，選擇DCT域的中低頻區(qū)的4個(gè)AC系數(shù)來(lái)嵌入水印比特的步驟包括: 提取出選定的水印嵌入位置DCT低頻系數(shù)FData(X) JfFData(X)進(jìn)行JPEG量化，量化結(jié)果存入CU)，提取出CU)的第3位比特，記為b3，取CU)絕對(duì)值，記為D(X)，對(duì)D(X)進(jìn)行舍入量化以嵌入水印信號(hào):
5.如權(quán)利要求1所述的抗幾何攻擊的數(shù)字水印處理方法，其特征在于，所述利用水印提取方法進(jìn)行水印的提取的步驟包括: 進(jìn)行幾何變換參數(shù)的計(jì)算及圖像的校正，按照常規(guī)圖像縮放的方法恢復(fù)圖像； 對(duì)恢復(fù)出來(lái)的水印圖像進(jìn)行圖像定位，當(dāng)圖像遭到剪切攻擊后，在殘留圖像中確定殘留完整分片的位置。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK104036450SQ201410318294
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月6日
【發(fā)明者】劉海亮, 蔡梟, 蘇航, 楊艾琳 申請(qǐng)人:中山大學(xué)深圳研究院