專利名稱：融合視覺模型可對抗剪切攻擊的盲數字水印編解碼方法
技術領域：
本發明涉及數字水印技術領域，尤其涉及一種適用于圖像和視頻媒體的版權保護和防偽融合視覺模型可對抗剪切攻擊的盲數字水印編解碼方法。
背景技術：
數字水印技術是將一些標識信息直接嵌入數字媒體中，在不影響源媒體使用價值的基礎上，實現對數字媒體的保護。相比傳統的密碼保護，數字水印具有隱蔽性，因此被廣泛應用于標識媒體內容創建者、確認媒體接受者、傳送隱秘信息和判斷媒體是否被篡改等目的。數字水印的應用范圍覆蓋了版權保護和隱秘通信等領域，這些都是經濟和軍事活動的重要組成部分。良好的數字水印技術應具有魯棒性，即經歷多種無意或有意的信號處理過程后， 數字水印仍能保持完整并能被準確的鑒別出來。這些信號處理過程，通常被稱為對數字水印的攻擊。常見的攻擊手段有噪聲、濾波、重采樣、有損數據壓縮、旋轉、位移和縮放等。現存的數字水印方法能夠對抗上述攻擊中的一種或多種，但在具體的應用中，時常會面對剪切攻擊，即把媒體的一部分剪切下來，并與另外的媒體拼接，構成新的媒體。這樣的攻擊手段常見于圖像制作、CAD設計等領域。剪切攻擊會損壞源媒體與水印媒體的同步結構，影響水印信號的精準對齊，從而達到破壞水印獲取的目的。傳統的水印方法不能有效的抵抗此類攻擊。其原因在于大多數水印方法是基于媒體全局，將水印加到整個媒體當中，所以一旦媒體的一部分被剪切，要么整個水印遭到破壞，至少也會使一部分水印遭到破壞。總之，剪切攻擊非常普遍，開發能抵抗此類攻擊的數字水印技術顯得尤為重要。但由于受到目前方法上的種種限制，開發運行時間短，同時對剪切攻擊和其他攻擊具有良好魯棒性的方法仍然存在較多困難。
發明內容
針對目前圖像數字水印領域內現有技術的不足，提出了一種融合視覺模型可對抗剪切攻擊的盲數字水印編解碼方法。為實現上述技術目的，本發明采用的技術方案如下一種融合視覺模型可對抗剪切攻擊的盲數字水印編解碼方法，其特征在于，該方法包括水印信息的編碼和解碼過程；其中，水印信息的編碼過程包含以下步驟
(1)視頻采集在可見光條件下采集監控場景中的視頻圖像，并對采集的圖像進行初期處理，包括配準、降噪和均衡；
(2)數據傳輸將初期處理后的視頻圖像通過H.264視頻編碼協議進行編碼后傳輸至 PC平臺；
(3)場景信息編碼將場景信息進行有效編碼后獲得水印比特，加入到視頻圖像中；場景信息包括攝像頭編號、場景位置和場景文字描述(如場景的時間、天氣、溫度等)；所有的信息采用GBK漢字編碼轉換為水印比特，按照每幀64比特的速率均勻加入視頻圖像幀中；
(4)水印編碼流程采用PC機作為水印編碼平臺，水印編碼包含如下子步驟
(4. 1)彩色圖像轉換為灰度圖像水印編碼流程針對的圖像包括彩色圖像和灰度圖像， 如果源圖像為彩色圖像，需要將圖像從RGB空間轉化為YUV空間；然后，只對其中的Y分量進行水印編碼流程；
(4. 2)加入同步信息將源圖像分成Afxikf大小相同的矩形塊(復為自然數)，用i行 Jf列的矩陣2表示某個矩形塊中像素的灰度值；同時，構造M行M列的同步矩陣T ,同步信息的加入由下式確定
權利要求
1. 一種融合視覺模型可對抗剪切攻擊的盲數字水印編解碼方法，其特征在于，該方法包括水印信息的編碼和解碼過程；其中，水印信息的編碼過程包含以下步驟(1)視頻采集在可見光條件下采集監控場景中的視頻圖像，并對采集的圖像進行初期處理，包括配準、降噪和均衡；(2)數據傳輸將初期處理后的視頻圖像通過H.264視頻編碼協議進行編碼后傳輸至 PC平臺；(3)場景信息編碼將場景信息進行有效編碼后獲得水印比特，加入到視頻圖像中；場景信息包括攝像頭編號、場景位置和場景文字描述(如場景的時間、天氣、溫度等)；所有的信息采用GBK漢字編碼轉換為水印比特，按照每幀64比特的速率均勻加入視頻圖像幀中；(4)水印編碼流程采用PC機作為水印編碼平臺，水印編碼包含如下子步驟(4. 1)彩色圖像轉換為灰度圖像水印編碼流程針對的圖像包括彩色圖像和灰度圖像， 如果源圖像為彩色圖像，需要將圖像從RGB空間轉化為YUV空間；然后，只對其中的Y分量進行水印編碼流程；(4. 2)加入同步信息將源圖像分成Mxlf大小相同的矩形塊U/為自然數)，用Jf行 M列的矩陣2表示某個矩形塊中像素的灰度值；同時，構造Ai行M列的同步矩陣Γ ,同步信息的加入由下式確定AU) = A(iJ) + dT(U) (l<i,j<M)；其中，I(U)為加入同步信息后的Jf行J/列矩形塊力控制編碼水印強度的參數；(4. 3)每一塊加入相同的水印信息，對圖像進行8x8的分塊DCT變換，根據Watson視覺模型，計算所得DCT參數的視覺閾值S ；(4.4)DCT反變換水印編碼后的圖像進行DCT反變換，最終得到水印圖像；如果是彩色圖像，需要將改變后的Y分量由YUV空間變換回RGB空間；(5)存儲加入水印后的視頻圖像；水印信息的解碼過程包含以下步驟(1)解碼水印比特水印解碼仍然采用PC平臺作為數據處理系統，包括以下子步驟；(1. 1)彩色圖像轉換為灰度圖像水印解碼針對的圖像包括彩色圖像和灰度圖像，如果源圖像為彩色圖像，需要將圖像從RGB空間轉化為YUV空間；然后，只對其中的Y分量進行解碼；(1.2)搜索同步點利用加入的同步信息，搜索水印圖像中的同步點，從而產生與源圖像同樣的JfxAf矩形塊分割，得出同步后新的水印圖像；(1. 3)對每一個矩形塊分別進行水印解碼按照以下步驟計算在第&個塊2丨中的某個水印比特信息 從密鑰中獲取與此水印比特相應的2F個參數下標，這些參數的下標用集合/表示，/ = (I1, I2 , · ..I^7Ijm ,..,i 2w)；對塊A進行8x8 DCT變換，設與4相關的DCT系數為Ca2況)，計算下式的值
全文摘要
本發明公開了一種融合視覺模型可對抗剪切攻擊的盲數字水印編解碼方法，本發明將監控場景中攝像頭采集的視頻圖像的場景信息通過數字水印編解碼技術直接加入到視頻圖像中，方便決策人員根據視頻圖像及自身攜帶的場景信息做出決策；本發明基于二次規劃優化的水印編碼方法對剪切、噪聲、濾波和有損數據壓縮等攻擊具有較強的穩健性，使加入的場景信息能夠抵御對視頻圖像的一般性修改；本發明采用傅里葉變換的解卷積定位同步點的方法，提高了方法的運行速度，使方法能夠在PC平臺上進行實時的水印編解碼流程。
文檔編號G06T1/00GK102523440SQ20111040253
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月7日 優先權日2011年12月7日
發明者于慧敏, 胡浩基 申請人:浙江大學