一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印方法和裝置，包括對圖像數據進行二維DFT變換，得到頻域圖像數據；從頻域圖像數據中選擇待嵌入水印的頻域數據，以及將原始的水印信息進行混合編碼，得到待嵌入的水印信息；將選擇好的待嵌入水印的頻域數據再劃分為4×4的數據塊,在每塊4×4的頻域數據嵌入2bit水印信息；將嵌入水印后的頻域數據，組合到原頻域圖像數據中，得到嵌入水印后的頻域圖像數據；進行DFT逆變換，得到嵌入水印后的圖像數據。因此，本發明所述的基于人眼視頻特征的柔性圖像水印方法和裝置具有很強的糾錯能力，并且可以保證嵌入容量。
【專利說明】一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及信息安全領域，特別是指一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印方法和裝置。
【背景技術】
[0002]目前，數字水印和密碼學同為信息安全的兩大工具，不同的是后者是對數據加密，加密之后數據無法使用，解密之后數據不再受到保護；而前者則是不但能隱藏信息的內容，而且能隱藏信息的“存在”，一旦水印加入被保護數據對象，將一直保持存在，且不影響對象的使用價值。數字水印的定義:數字水印是永久“鑲嵌”在其他數據(宿主數據)中具有可鑒別性的的數字信號或模式，而且并不影響宿主數據的可用性。
[0003]數字水印在人民日常生活中應用非常廣泛，主要包括:版權保護、圖像認證、標題與注釋、篡改提示、使用控制、交易跟蹤、保密通信、多語言電影系統和電影分級、拷貝及盜版追蹤等多個方面。圖像水印是用于數字內容版權保護中一門常用技術。
[0004]在現有技術中，數字水印按照嵌入域的不同，可分為空域和變換域兩類，LSB(最低有效位)算法是一種常見空域算法，即將水印bit嵌入在每個像素值的影響最小的位上；在變換域水印算法中，又可分為基于DFT的算法、基于DCT的算法、基于DWT的算法，實現思路相似，即通過變換得到變換域的數據，通過控制特定系數的相對關系來表示嵌入的水印值。但是，當前的水印算法在沒有糾錯能力；并且隨著水印容量增加，圖像質量會明顯下降，對小分辨率圖像的影響特別明顯。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的在于提出一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印方法和裝置具有很強的糾錯能力，并且可以保證嵌入容量。
[0006]基于上述目的本發明提供的一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印嵌入方法，包括步驟:
[0007]對圖像數據進行二維DFT變換，得到頻域圖像數據；
[0008]從頻域圖像數據中選擇待嵌入水印的頻域數據，以及將原始的水印信息進行混合編碼，得到待嵌入的水印信息；
[0009]將選擇好的待嵌入水印的頻域數據再劃分為4X4的數據塊，在每塊4X4的頻域數據嵌入2bit水印信息；
[0010]將嵌入水印后的頻域數據，組合到原頻域圖像數據中，得到嵌入水印后的頻域圖像數據；
[0011 ] 進行DFT逆變換，得到嵌入水印后的圖像數據。
[0012]可選地，所述從頻域圖像數據中選擇待嵌入水印的頻域數據是選擇頻域的中低頻數據，同時還選擇將嵌入的內容向高頻區域進行拓展。
[0013]進一步地，所述的將原始的水印信息進行混合編碼，是原始的水印信息內容長度為nbit，采用(15，7，2) BCH編碼模式:則n/7 = m, m表示進行BCH編碼的組數；從7*mbit的原始信息碼，經過BCH編碼，通過BCH編碼的類中的編碼函數得到15Xmbit的BCH編碼；對于n% 7 = k，k為剩余的水印信息內容，采用混合糾錯編碼:
[0014]A)當k〈5時，采用重復2遍嵌入的水印內容的方式，對末尾的水印位生成糾錯碼；
[0015]B)當k> = 5時，采用BCH編碼，對末尾的水印位生成糾錯碼。
[0016]進一步地，所述在每塊4X4的頻域數據嵌入2bit水印信息，是在每個4X4數據塊中用位于右上和左下對角線上兩個2X2小塊的能量關系，表示Ibit水印值；采用左上-右下對角線上的兩個2X2小塊表示另Ibit嵌入水印值，這樣每個4X4數據塊中可以嵌入2bit水印值，即第i塊4X4的頻域數據，嵌入第(2X 1-Ι)位水印信息W2^和第(2 Xi)位水印信息W2xi ；
[0017]然后，對第i塊4X4的頻域數據，用“O”表示右上小塊的4個元素，右上小塊的能量和記為Eli，求Eli的方法見公式(I);用“乂”表示左下小塊的4個元素，左下小塊的能量和記為E2i，求E2i的方法見公式(2);用Eli和E2i的能量關系，表示第(2Xi_l)位水印值W2Xh，水印嵌入規則見公式(3):
【權利要求】
1.一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印嵌入方法，其特征在于，包括步驟: 對圖像數據進行二維DFT變換，得到頻域圖像數據； 從頻域圖像數據中選擇待嵌入水印的頻域數據，以及將原始的水印信息進行混合編碼，得到待嵌入的水印信息； 將選擇好的待嵌入水印的頻域數據再劃分為4X4的數據塊，在每塊4X4的頻域數據嵌入2bit水印信息； 將嵌入水印后的頻域數據，組合到原頻域圖像數據中，得到嵌入水印后的頻域圖像數據； 進行DFT逆變換，得到嵌入水印后的圖像數據。
2.根據權利要求1所述的嵌入方法，其特征在于，所述從頻域圖像數據中選擇待嵌入水印的頻域數據是選擇頻域的中低頻數據，同時還選擇將嵌入的內容向高頻區域進行拓展。
3.根據權利要求2所述的嵌入方法，其特征在于，所述的將原始的水印信息進行混合編碼，是原始的水印信息內容長度為nbit，采用(15，7，2) BCH編碼模式:則n/7 = m，m表示進行BCH編碼的組數；W7*mbit的原始信息碼，經過BCH編碼，通過BCH編碼的類中的編碼函數得到15Xmbit的BCH 編碼；對于n% 7 = k，k為剩余的水印信息內容，采用混合糾錯編碼: A)當k〈5時，采用重復2遍嵌入的水印內容的方式，對末尾的水印位生成糾錯碼； B)當k>= 5時，采用BCH編碼，對末尾的水印位生成糾錯碼。
4.根據權利要求3所述的嵌入方法，其特征在于，所述在每塊4X4的頻域數據嵌入2bit水印信息，是在每個4X4數據塊中用位于右上和左下對角線上兩個2X2小塊的能量關系，表示Ibit水印值；采用左上-右下對角線上的兩個2X2小塊表示另Ibit嵌入水印值，這樣每個4X4數據塊中可以嵌入2bit水印值，即第i塊4X4的頻域數據，嵌入第(2Χ?-1)位水印信息W2xiH和第(2Xi)位水印信息W2xi ； 然后，對第i塊4X4的頻域數據，用“O”表示右上小塊的4個元素，右上小塊的能量和記為Eli，求Eli的方法見公式(I);用“乂”表示左下小塊的4個元素，左下小塊的能量和記為E2i，求E2i的方法見公式(2);用Eli和E2i的能量關系，表示第(2Χ?-1)位水印值W2Xh，水印嵌入規則見公式(3): ￡1,.=坌藝—
m=3 ?=1( I )
L2
n=3( 2 )
il E2.> E\
W1.[Ο E2, < Eli (3) 對第i塊4X4的頻域數據，用“Y”表示左上小塊的4個元素，左上小塊的能量和記為E3i，求E3i的方法見公式(4);用“〖”表示右下小塊的4個元素，右下小塊的能量和記為E4i，求E4i的方法見公式(5);用E3i和E4i的能量關系，第(2Xi)位水印值胃2>^。水印嵌入規則見公式(6):
5.根據權利要求4所述的嵌入方法，其特征在于，所述在每塊4X4的頻域數據嵌入2bit水印信息，還包括在右上和左下區域表示Ibit水印值，先按照公式(I)、(2)計算右上小塊和左下小塊的能量，即計算Eli和E2i ； 當W2xH = I時，保證E2i≤Eli+h, h表示水印嵌入的強度，這個值是與圖像的分辨率，即抗攻擊性能有關，h越大，魯棒性越好，但是圖像質量越差，反之亦然；如果滿足E2i≥Eljh，則不進行處理，如果不滿足，則通過公式(7)實現水印嵌入:
6.一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印嵌入裝置，其特征在于，基于權利要求1-5中任意一項所述嵌入方法的嵌入裝置包括: 圖像數據變換單元，用于對圖像數據進行二維DFT變換，得到頻域圖像數據； 選擇待嵌入水印的頻域數據，與所述圖像數據變換單元相連，用于從頻域圖像數據中選擇待嵌入水印的頻域數據； 生成待嵌入的水印信息單元，與所述圖像數據變換單元相連，用于將原始的水印信息進行混合編碼，得到待嵌入的水印信息； 嵌入單元，分別與所述選擇待嵌入水印的頻域數據、所述生成待嵌入的水印信息單元相連，將選擇好的待嵌入水印的頻域數據再劃分為4X4的數據塊，在每塊4X4的頻域數據嵌入2bit水印信息； 生成嵌入水印后的圖像數據單元，與所述生成嵌入水印后的頻域圖像數據單元相連，用于進行DFT逆變換，得到嵌入水印后的圖像數據。
7.一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印提取方法，其特征在于，包括步驟: 對圖像數據進行二維DFT變換，得到頻域圖像數據； 從頻域圖像數據中選擇待提取水印的頻域數據，選擇提取水印的區域必須與嵌入水印中的區域相同； 將頻域數據再劃分為4X4的數據塊，在每個4X4數據塊中提取2bit水印值； 將提取的水印進行混合糾錯解碼，得到最終提取的水印信息。
8.根據權利要求1所述的提取方法，其特征在于，所述在每個4X 4數據塊中提取2bit水印值是在每個4 X 4數據塊中，結合右上-左下對角線上的兩個2 X 2小塊，計算得到Ibit水印值，結合左上-右下對角線上的兩個2X2小塊，計算得到另Ibit水印值，即第i塊4X4的頻域數據，可以得到第(2X1-l)位水印值W2xiH和第(2Xi)位水印值W2xi ； 對第i塊4X4的頻域數據，先按照公式(I)、(2)計算小塊I和小塊2的能量，即計算Eli和E2i，再按照公式(3)，得到Ibit水印值W2x^1 ；
9.根據權利要求8所述的提取方法，其特征在于，所述將提取的水印進行混合糾錯解碼是原始水印長度為nbit，對n% 7是否大于4進行分類處理: 如果n% 7>4，則提取(n/7+l)*15bit水印信息，對這些水印信息都進行BCH解碼處理； 如果n% 7〈4，則要提取n/7*15+ (n% 7) *3bit水印信息，對前n/7*15bit采用BCH解碼處理，對后(n% 7)*3bit采用重復2遍解碼，這樣得到解碼后的二進制水印信息； 然后，再進行比特轉字節處理，得到字符串型的水印信息。
10.一種基于人眼視頻特征的柔性圖像水印提取裝置，其特征在于，基于權利要求7-9中任意一項所述提取方法的提取裝置包括: 水印提取的圖像變換單元，用于對圖像數據進行二維DFT變換，得到頻域圖像數據； 水印提取的選擇待提取水印的頻域數據單元，與所述水印提取的圖像變換單元相連，用于從頻域圖像數據中選擇待提取水印的頻域數據，選擇提取水印的區域必須與嵌入水印中的區域相同； 劃分單元，與所述水印提取的選擇待提取水印的頻域數據單元相連，用于將頻域數據再劃分為4X4的數據塊，在每個4X4數據塊中提取2bit水印值； 水印信息生成單元，與所述劃分單元相連，用于將提取的水印進行混合糾錯解碼，得到最終提取的水印信息。
【文檔編號】G06T3/00GK103996162SQ201410195860
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】丁海洋, 周亞建, 楊義先, 張茹 申請人:北京郵電大學, 北京印刷學院