一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，它涉及數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。它包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩個(gè)部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下：對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換，計(jì)算子帶能量，對(duì)數(shù)字水印圖像進(jìn)行置亂，將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計(jì)算出的能量最大的2層高頻子帶，對(duì)嵌入水印后的圖像系數(shù)進(jìn)行曲波逆變換；數(shù)字水印提取算法步驟如下：載體圖像曲波變換，計(jì)算能量最大子帶：計(jì)算各子帶能量分布，標(biāo)記能量最大的子帶編號(hào)，對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換，提取水印，反置亂。本發(fā)明對(duì)圖像嵌入水印并加密，保證隱藏信息的不可見(jiàn)性，同時(shí)具有較好的魯棒性，還可以結(jié)合圖像檢索需求，克服嵌入水印對(duì)于圖像檢索查準(zhǔn)率的影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是數(shù)字圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隱式水印與普通水印最直觀(guān)的區(qū)別在于其不直接可見(jiàn)，對(duì)于版權(quán)所有人而言，希望這種技術(shù)可以更好地可以證明其所有權(quán)，并能作為合法證據(jù)用于應(yīng)對(duì)版權(quán)問(wèn)題;對(duì)攻擊者而言，則希望通過(guò)各種攻擊手段來(lái)消除數(shù)字水印，達(dá)到惡意拷貝等侵犯版權(quán)的目的。這就需要數(shù)字水印算法具有較好的魯棒性。
[0003]無(wú)論是空間域、DCT域、頻域數(shù)字水印算法，都會(huì)無(wú)可避免的改變數(shù)字圖像本身若干像素點(diǎn)的值，這樣的改變會(huì)對(duì)圖像底層特征的提取產(chǎn)生影響，為了兼顧圖像檢索的準(zhǔn)確性以及圖像的安全性、保密性要求，就必須設(shè)計(jì)適用于圖像底層特征提取算法的數(shù)字水印算法，盡量降低嵌入水印后，圖像檢索中查準(zhǔn)率降低的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，設(shè)計(jì)合理，對(duì)圖像嵌入水印并加密，保證隱藏信息的不可見(jiàn)性，同時(shí)具有較好的魯棒性，還可以結(jié)合圖像檢索需求，克服嵌入水印對(duì)于圖像檢索查準(zhǔn)率的影響，實(shí)用高效，易于推廣使用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩個(gè)部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下:
[0006](I)對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換:與基于曲波變換的紋理特征提取算法相同，若對(duì)輪胎花紋進(jìn)行3層曲波變換，第三層高頻的子帶達(dá)到16個(gè)，而這16個(gè)子帶能量信息較少，并且由于需要計(jì)算這16個(gè)子帶的均值和方差，造成冗余信息過(guò)多;若對(duì)輪胎虎花紋圖像進(jìn)行I層曲波變換，4個(gè)子帶的信息太少而無(wú)法精提取圖像紋理特征，故本算法對(duì)圖像使用2層曲波變換；
[0007](2)計(jì)算子帶能量:計(jì)算曲波變換后的原始圖像各子帶系數(shù)能量，標(biāo)記第2層能量最大子帶的編號(hào)；
[0008](3)對(duì)數(shù)字水印圖像進(jìn)行置亂:算法采用Torus自同構(gòu)映射對(duì)原始水印圖像進(jìn)行置舌L;
[0009](4)嵌入:將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計(jì)算出的能量最大的2層高頻子帶；
[0010](5)曲波逆變換:對(duì)嵌入水印后的圖像系數(shù)進(jìn)行曲波逆變換就可以得到含有數(shù)字水印的水印載體圖像。
[0011 ]所述數(shù)字水印提取算法步驟如下:
[0012](I)載體圖像曲波變換:對(duì)載體圖像進(jìn)行與嵌入算法中原圖像相同的曲波變換算法;
[0013](2)計(jì)算能量最大子帶:計(jì)算各子帶能量分布，標(biāo)記能量最大的子帶編號(hào)；
[0014](3)原始圖像曲波變換:對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換，計(jì)算各子帶能量分布，標(biāo)記能量最大子帶編號(hào)；
[0015](4)提取水印:將載體圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣與原始圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣進(jìn)行判決；
[0016](5)反置亂:反置亂次數(shù)與嵌入算法中之亂次數(shù)相同。
[0017]本發(fā)明的有益效果:對(duì)圖像嵌入水印并加密，以保證隱藏信息的不可見(jiàn)性，在嵌入圖像后與原圖非常相似，且能夠克服圖像應(yīng)用過(guò)程中可能發(fā)生的JPEG攻擊、剪裁攻擊、旋轉(zhuǎn)攻擊以及圖像傳輸過(guò)程中的高斯噪聲、椒鹽噪聲等主、被動(dòng)攻擊方式，具有較好的魯棒性，本系統(tǒng)還保證圖像安全性的同時(shí)還降低了嵌入水印對(duì)于圖像檢索查準(zhǔn)率的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明；
[0019]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
[0020]圖2為本發(fā)明數(shù)字水印嵌入算法的框圖；
[0021 ]圖3為本發(fā)明數(shù)字水印提取算法的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0023]參照?qǐng)D1-3，本【具體實(shí)施方式】采用以下技術(shù)方案:一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩個(gè)部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下:
[0024](I)對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換:與基于曲波變換的紋理特征提取算法相同，若對(duì)輪胎花紋進(jìn)行3層曲波變換，第三層高頻的子帶達(dá)到16個(gè)，而這16個(gè)子帶能量信息較少，并且由于需要計(jì)算這16個(gè)子帶的均值和方差，造成冗余信息過(guò)多;若對(duì)輪胎虎花紋圖像進(jìn)行I層曲波變換，4個(gè)子帶的信息太少而無(wú)法精提取圖像紋理特征，故本算法對(duì)圖像使用2層曲波變換；
[0025](2)計(jì)算子帶能量:計(jì)算曲波變換后的原始圖像各子帶系數(shù)能量，標(biāo)記第2層能量最大子帶的編號(hào)；
[0026](3)對(duì)數(shù)字水印圖像進(jìn)行置亂:算法采用Torus自同構(gòu)映射對(duì)原始水印圖像進(jìn)行置舌L;
[0027](4)嵌入:將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計(jì)算出的能量最大的2層高頻子帶，選取能量最大的子帶嵌入數(shù)字水印，保證圖像的方向性盡量不隨水印嵌入而發(fā)生變化；
[0028](5)曲波逆變換:對(duì)嵌入水印后的圖像系數(shù)進(jìn)行曲波逆變換就可以得到含有數(shù)字水印的水印載體圖像。
[0029]所述數(shù)字水印提取算法步驟如下:
[0030](I)載體圖像曲波變換:對(duì)載體圖像進(jìn)行與嵌入算法中原圖像相同的曲波變換算法;
[0031](2)計(jì)算能量最大子帶:計(jì)算各子帶能量分布，標(biāo)記能量最大的子帶編號(hào)；
[0032](3)原始圖像曲波變換:對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換，計(jì)算各子帶能量分布，標(biāo)記能量最大子帶編號(hào)；
[0033](4)提取水印:將載體圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣與原始圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣進(jìn)行判決；
[0034](5)反置亂:反置亂次數(shù)與嵌入算法中之亂次數(shù)相同。
[0035]本【具體實(shí)施方式】由于曲波變換對(duì)于曲線(xiàn)紋理表達(dá)能力較好，可以稀疏地表達(dá)圖像的邊緣和平滑部分，這種特性可以被利用于變換域數(shù)字水印算法來(lái)提高數(shù)字水印的魯棒性;基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)利用曲波變換的優(yōu)良特性，與曲波能量分布相結(jié)合，使數(shù)字水印算法與紋理特征提取算法相結(jié)合，旨在降低嵌入水印對(duì)于圖像檢索查準(zhǔn)率的影響，同時(shí)保證圖像的安全性，真正做到圖像檢索中安全性與檢索效率的結(jié)合。
[0036]對(duì)未嵌入水印的原始圖像進(jìn)行2層曲波變換，計(jì)算各層子帶能量分布情況，將水印圖像置亂后嵌入于能量最大的曲波子帶，這樣就保證了子帶系數(shù)的能量分布，使原本能量最大子帶在隱含信息嵌入后仍保持最大能量，可以較好地抵御系數(shù)變化的影響，降低系數(shù)改變導(dǎo)致的能量分布變化的可能性。
[0037]本【具體實(shí)施方式】可以對(duì)圖像進(jìn)行水印嵌入并檢測(cè)圖像是否被篡改和攻擊，所提出的加密方法具有較好的不可見(jiàn)性，保證隱藏信息的不可見(jiàn)，同時(shí)具有較好的魯棒性，能夠克服圖像應(yīng)用過(guò)程中可能發(fā)生的JPEG攻擊、剪裁攻擊、旋轉(zhuǎn)攻擊以及圖像傳輸過(guò)程中的高斯噪聲、椒鹽噪聲等主、被動(dòng)攻擊方式，并結(jié)合圖像檢索需求，克服嵌入水印對(duì)于圖像檢索查準(zhǔn)率的影響，穩(wěn)定性好，可靠性高，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
[0038]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于曲波變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)字水印的嵌入和提取兩部分，所述數(shù)字水印嵌入算法步驟如下: (1)對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換:若對(duì)輪胎花紋進(jìn)行3層曲波變換，第三層高頻的子帶達(dá)到16個(gè)，而這16個(gè)子帶能量信息較少，并且由于需要計(jì)算這16個(gè)子帶的均值和方差，造成冗余信息過(guò)多；若對(duì)輪胎虎花紋圖像進(jìn)行I層曲波變換，4個(gè)子帶的信息太少而無(wú)法精提取圖像紋理特征，故對(duì)圖像使用2層曲波變換； (2)計(jì)算子帶能量:計(jì)算曲波變換后的原始圖像各子帶系數(shù)能量，標(biāo)記第2層能量最大子帶的編號(hào)； (3)對(duì)數(shù)字水印圖像進(jìn)行置亂:算法采用Torus自同構(gòu)映射對(duì)原始水印圖像進(jìn)行置亂； (4)嵌入:將置亂后的水印圖像嵌入到在第二步中計(jì)算出的能量最大的2層高頻子帶； (5)曲波逆變換:對(duì)嵌入水印后的圖像系數(shù)進(jìn)行曲波逆變換就可以得到含有數(shù)字水印的水印載體圖像； 所述數(shù)字水印提取算法步驟如下: (1)載體圖像曲波變換:對(duì)載體圖像進(jìn)行與嵌入算法中原圖像相同的曲波變換算法； (2)計(jì)算能量最大子帶:計(jì)算各子帶能量分布，標(biāo)記能量最大的子帶編號(hào)； (3)原始圖像曲波變換:對(duì)原始圖像進(jìn)行曲波變換，計(jì)算各子帶能量分布，標(biāo)記能量最大子帶編號(hào)； (4)提取水印:將載體圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣與原始圖像能量最大子帶的系數(shù)矩陣進(jìn)行判決； (5)反置亂:反置亂次數(shù)與嵌入算法中之亂次數(shù)相同。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK106056522SQ201610317603
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】劉穎, 燕皓陽(yáng), 范九倫, 朱婷鴿
【申請(qǐng)人】西安郵電大學(xué)