CN101398928A - 一种印刷品数字水印嵌入与提取装置以及方法 - Google Patents
一种印刷品数字水印嵌入与提取装置以及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101398928A CN101398928A CNA2008102329484A CN200810232948A CN101398928A CN 101398928 A CN101398928 A CN 101398928A CN A2008102329484 A CNA2008102329484 A CN A2008102329484A CN 200810232948 A CN200810232948 A CN 200810232948A CN 101398928 A CN101398928 A CN 101398928A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- control gear
- watermark
- data
- output terminal
- embedding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Editing Of Facsimile Originals (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了一种印刷品数字水印嵌入与提取装置，所述装置包括水印嵌入机、水印提取机、密钥包，其特征在于：所述水印嵌入机内设置有图片读写器、嵌入控制机构和嵌入机构；所述水印提取机内设置有图片读写器、提取控制机构和提取机构，其中：水印嵌入机和水印提取机共用图片读写器；所述图片读写器的第一输出端连接所述嵌入控制机构的第一输入端，图片读写器的第一输入端连接嵌入控制结构的第一输出端；所述嵌入控制机构的第六输入端连接密钥包的第一输出端；本发明能够在印刷品图像中快速的嵌入水印和提取水印，并且嵌入水印的印刷品图像在经过打印，扫描和几何形变后完整的将水印提取出来，有着很高的安全性。
Description
技术领域
本发明属于印刷品数字水印嵌入与提取，具体涉及一种可抵抗打印扫描和几何变换的印刷品数字水印嵌入与提取装置及方法。
背景技术
随着互联网在全世界范围内的普及，各种数字作品(包括文档、声音、图像和视频等)能够更加容易地被非法复制和传播，特别是印刷品的盗版越来越严重，虽然出现了很多印刷防伪手段，但是由于高精度的彩色打印机，复印机和扫描仪的出现，盗版以及假证市场依然很猖獗，这必然对版权所有者的利益造成损害。
2005年以来，我国出现了多个关于数字水印的专利技术。例如《一种可抗几何攻击和常规攻击的数字水印方法》(专利申请号200510118216)，提出了一种基于全图D C T变换的数字水印技术；《一种基于图像相位特征抗局部非线性几何攻击的水印方法》(专利申请号200610137067)，提出了一种基于图像相位特征的数字水印技术；《一种基于小波抗几何攻击的数字水印方法》(专利申请号200610005372)，提出了一种基于小波变换的数字水印技术；《一种可抗打印扫描和几何变换的多比特数字水印方法》(专利申请号200710028780)，提出了一种可抗打印扫描和几何变换的多比特数字水印方法；虽然针对数字水印的专利已经不少，但这些技术的缺点是：大部分的方法并不能抵抗打印扫描和几何变换，故而不能在印刷品水印中应用，而那些能抵抗打印扫描和几何变换的方法大多在效率，安全性和鲁棒性上效果不太理想。
发明内容
为了解决现有技术中存在的数字水印不能抵抗打印扫描和几何变换的缺陷，本发明所要解决的技术问题之一是提供一种印刷品数字水印嵌入与提取装置，保障水印能安全、快速地进行提取。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种印刷品数字水印嵌入与提取的方法，保障水印能安全、快速地进行嵌入和提取。
根据本发明的第一种技术方案，一种印刷品数字水印嵌入与提取装置，包括水印嵌入机、水印提取机、密钥包，其特征在于：所述水印嵌入机内设置有图片读写器、嵌入控制机构和嵌入机构；所述水印提取机内设置有图片读写器、提取控制机构和提取机构，其中：水印嵌入机和水印提取机共用图片读写器；
所述图片读写器的第一输出端连接所述嵌入控制机构的第一输入端，图片读写器的第一输入端连接嵌入控制结构的第一输出端，所述嵌入控制机构的第六输入端连接密钥包的第一输出端，同时嵌入控制机构的输入端与嵌入机构的输出端连接，嵌入控制机构的输出端与嵌入机构的输入端连接；图片读写器从外界读取待嵌水印的图片数据并将该数据发送给所述嵌入控制机构；嵌入控制机构读取密钥包产生的密钥，并将密钥和待嵌水印的图片数据输入嵌入机构，嵌入机构将待嵌水印的图片数据进行扩频处理、离散傅立叶变换和对数极坐标变换，并嵌入聚类模板与水印，再将处理后的数据做逆对数极坐标变换和逆傅立叶变换，然后输出给嵌入控制机构，嵌入控制机构将已嵌入水印的图片数据输出给图片读写器，图片读写器接收嵌入控制结构输出的已嵌入水印的图片数据，写出已嵌入水印的图片；
所述图片读写器的第二输出端连接所述提取控制机构的第一输入端，图片读写器的第二输入端连接提取控制机构的第一输出端，所述提取控制机构的第六输入端连接密钥包的第二输出端，同时提取控制机构的输入端与提取机构的输出端连接，提取控制机构的输出端与提取机构的输入端连接；图片读写器从外界读取已嵌水印的图片并将读取的已嵌水印的图片数据发送给所述提取控制机构，提取控制机构读取密钥包产生的密钥，并将密钥和已嵌水印的图片数据输入提取机构，提取机构将数据进行离散傅立叶变换和对数极坐标变换，并使用聚类性质提取聚类模板，计算出模板位移，算出几何形变矩阵，再将处理后的数据做逆对数极坐标变换和逆傅立叶变换，并使用形变矩阵还原图像，使用密钥提取水印，然后将数据输出给提取控制机构，提取控制机构将处理后的图片和水印信息输出给图片读写器，图片读写器接收提取控制机构输出的图片和水印信息，写出已嵌入水印的图片和水印。
根据本发明的一个优选方案，所述嵌入机构内还设置有水印信息扩频器、变换器、聚类模板生成器和嵌入器，其中：
所述水印信息扩频器的输入端与嵌入控制机构的第二输出端连接，所述水印信息扩频器的输出端与嵌入控制机构的第二输入端连接，水印信息扩频器接收嵌入控制机构输出的密钥和待嵌水印的图片数据，将待嵌入水印的图片数据进行扩频处理，数据经扩频后再传回嵌入控制机构，由嵌入控制机构将该水印扩频数据输出到嵌入器；
所述聚类模板生成器的输入端连接到嵌入控制机构第三输出端，聚类模板生成器的输出端连接到嵌入控制机构第三输入端，聚类模板生成器接收嵌入控制机构输出的待添加模板的数据和从密钥包中取得的密钥，聚类模板生成器通过密钥来生成嵌入模板的位置，然后在该位置生成一种聚类模板，已添加模板的数据再传回嵌入控制机构，由嵌入控制机构将该数据输出到嵌入器；
所述嵌入器用于将水印信息嵌入到图像，其输入端连接嵌入控制机构的第四输出端，其输出端连接嵌入控制机构的第四输入端，嵌入控制机构向嵌入器输出的数据包括从聚类模板生成器传回的图像数据，从水印信息扩频器传回的水印扩频数据，从密钥包中取得的密钥，嵌入器将密钥生成N个嵌入坐标，(其中N等于待嵌入水印信息序列的个数)，对于每个嵌入坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，嵌入器将水印扩频数据、已添加模板的数据全部嵌入到图像数据中，嵌入之后的数据再传回嵌入控制结构，并由嵌入控制结构传给变换器；
所述变换器的第一输入端与嵌入控制机构的第五输出端连接，所述变换器的第一输出端与嵌入控制机构的第五输入端连接，变换器接收嵌入控制机构输出的密钥和待进行变换的图片数据，将数据进行离散傅立叶变换、对数极坐标变换以及它们的逆变换，数据经变换后再传回嵌入控制机构。
根据本发明的一个优选方案，所述提取机构内还设置有变换器、聚类模板识别器、提取器和校正器，其中：
所述变换器的第二输入端连接提取控制机构的第五输出端，所述变换器的第二输出端连接提取控制机构的第五输入端，变换器接收提取控制机构输出的密钥和待进行变换的数据，将数据进行离散傅立叶变换、对数极坐标变换以及它们的逆变换，数据经变换后再传回提取控制机构；
聚类模板识别器的输入端连接提取控制机构第三输出端，聚类模板识别器的输出端连接提取控制机构第三输入端，聚类模板识别器用于识别由聚类模板生成器嵌入的聚类模板，并将其输出到提取控制机构，由提取控制机构传给校正器；
校正器的输入端连接提取控制机构的第二输出端，校正器的输出端连接提取控制机构的第二输入端，校正器接收提取控制机构传入的待校正数据，数据经校正后再输出到提取控制机构，由提取控制机构将该数据传给提取器；
所述提取器输入端连接提取控制机构的第四输出端，其输出端连接提取控制机构的第四输入端，提取器接收提取控制机构输入的待提取数据和提取控制机构从密钥包中取得的密钥，提取器提取数字水印并将提取后的数据再经过逆扩频处理后输出到提取控制机构，由提取控制机构将该数据传给图片读写器，图片读写器将水印信息写出来。
根据本发明的第二种技术方案，一种印刷品数字水印嵌入与提取方法，其特点是：所述嵌入方法包括如下步骤：
第一步：使用扩频技术处理水印信息：
通过线性移位寄存器产生随机数列vi，再使用随机数列vi将待嵌入的水印信息bi进行扩频处理，具体如下：
扩频后的水印信息w＝b1×v1+b2×v2+b3×v3+.....bi×vi；
第二步：使用混沌产生随机密钥：
第三步：读取图像并做离散傅立叶变换：将图像矩阵I(x，y)转变成频域矩阵F(u，v)；在其频域中的N个嵌入坐标(其中N等于待嵌入水印信息序列的个数)，嵌入水印信息；
第四步：检测频域的中频区域，并在中频区域嵌入水印；
第五步：对矩阵做对数极坐标变换：将频域矩阵F(u，v)做对数极坐标变换转换成对数极坐标矩阵L(r，θ)，其中r是点离中心的距离，θ是点与中心连成的直线与x轴的夹角；
第六步：使用密钥产生特定性质的聚类模板：在对数极坐标域中的密钥包中取得一个关于嵌入坐标位置的密钥，然后以该位置为中心扩展出一个5×5的矩阵，将该矩阵的方差设成0，将其作为一个聚类模板嵌入这个坐标位置；
第七步：将模板嵌入矩阵：从密钥包中取得N个嵌入坐标(其中N等于待嵌入水印信息序列的个数)，对于每个坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，将模板嵌入矩阵；
第八步：对矩阵做逆对数极坐标变换；
第九步：对矩阵做逆傅立叶变换。
所述提取方法包括如下步骤：
第一步：将图像进行离散傅立叶变换，图像矩阵I(x，y)转变成频域矩阵F(u，v)，在频域中嵌入水印信号；该步骤使嵌入的水印信号能量分布到所有像素上，提高方法的不可见性和鲁棒性；
第二步：对矩阵做对数极坐标变换：将频域矩阵F(u，v)做对数极坐标变换转换成对数极坐标矩阵L(r，θ)，其中r是点离中心的距离，θ是点与中心连成的直线与x轴的夹角；做对数极坐标变换能够使在频域中的旋转和缩放对应转变成对数极坐标域中的x轴平移和y轴平移，以便在对数极坐标域中提取聚类模板；
第三步：提取聚类模板，并计算出几何形变矩阵：在对数极坐标域中遍历每个点，以每个点为中心扩展出一个5×5的矩阵，计算该矩阵方差，如果方差为0，则该矩阵是嵌入的聚类模板，再使用初始密钥得到先前嵌入模板的位置，用现在模板的位置比较得出模板在对数极坐标域中的平移值，x轴的平移代表图像的缩放大小，y轴的平移代表图像的旋转大小，从而算出几何形变矩阵；
第四步：做逆对数极坐标变换；
第五步：做逆傅立叶变换；
第六步：使用形变矩阵还原图像：使用得到的形变矩阵，逆向校正图像；
第七步：离散傅立叶变换：在频域中使用初始嵌入水印的密钥得到嵌入的位置；
第八步：使用密钥提取水印：在每个坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，从而提取出水印信息。
本发明所述的一种印刷品数字水印嵌入与提取方法的有益效果是：本发明首次将聚类思想引入到印刷品数字水印技术中，使本发明在保持较高效率的情况下具有很强的鲁棒性，在随机数生成上引入混沌系统，使随机数的生成更具随机性，敏感性；能够在印刷品图像中快速的嵌入水印和提取水印，并且嵌入水印的印刷品图像在经过打印，扫描和几何形变后完整的将水印提取出来，有着很高的安全性。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
图1是本发明所述的印刷品数字水印嵌入与提取装置中水印嵌入机1的构成框图。
图2是本发明所述的印刷品数字水印嵌入与提取装置中水印提取机2的构成框图。
图3是本发明所述的印刷品数字水印嵌入方法的流程图。
图4是本发明所述的印刷品数字水印提取方法的流程图。
具体实施方式
参见图1和图2一种印刷品数字水印嵌入与提取装置，由水印嵌入机1、水印提取机2、密钥包3)构成，在所述水印嵌入机1内设置有图片读写器4、嵌入控制机构5和嵌入机构7；在所述水印提取机2内设置有图片读写器4、提取控制机构6和提取机构8，其中：水印嵌入机1和水印提取机2共用图片读写器4；
所述图片读写器4的第一输出端连接所述嵌入控制机构5的第一输入端，图片读写器4的第一输入端连接嵌入控制结构5的第一输出端，所述嵌入控制机构5的第六输入端连接密钥包3的第一输出端，同时嵌入控制机构5的输入端与嵌入机构7的输出端连接，嵌入控制机构5的输出端与嵌入机构7的输入端连接；图片读写器4从外界读取待嵌水印的图片数据并将该数据发送给所述嵌入控制机构5；嵌入控制机构5读取密钥包3产生的密钥，并将密钥和待嵌水印的图片数据输入嵌入机构7，嵌入机构7将待嵌水印的图片数据进行扩频处理、离散傅立叶变换和对数极坐标变换，并嵌入聚类模板与水印，再将处理后的数据做逆对数极坐标变换和逆傅立叶变换，然后输出给嵌入控制机构5，嵌入控制机构5将已嵌入水印的图片数据输出给图片读写器4，图片读写器4接收嵌入控制结构5输出的已嵌入水印的图片数据，写出已嵌入水印的图片；
所述图片读写器4的第二输出端连接所述提取控制机构6的第一输入端，图片读写器4的第二输入端连接提取控制机构6的第一输出端，所述提取控制机构6的第六输入端连接密钥包3的第二输出端，同时提取控制机构6的输入端与提取机构8的输出端连接，提取控制机构6的输出端与提取机构8的输入端连接；图片读写器4从外界读取已嵌水印的图片并将读取的已嵌水印的图片数据发送给所述提取控制机构6，提取控制机构6读取密钥包3产生的密钥，并将密钥和已嵌水印的图片数据输入提取机构8，提取机构8将数据进行离散傅立叶变换和对数极坐标变换，并使用聚类性质提取聚类模板，计算出模板位移，算出几何形变矩阵，再将处理后的数据做逆对数极坐标变换和逆傅立叶变换，并使用形变矩阵还原图像，使用密钥提取水印，然后将数据输出给提取控制机构6，提取控制机构6将处理后的图片和水印信息输出给图片读写器4，图片读写器4接收提取控制机构6输出的图片和水印信息，写出已嵌入水印的图片和水印。
密钥包3内安装一个初值作为设定的密钥，该密钥由发送方和接收方通过其他渠道共享，包内设一混沌系统，利用密钥产生出随机序列，并分别被装入水印嵌入机1和水印提取机2。该混沌系统是一种被广泛研究的动力系统，即Logistic映射，其定义如下：xk+1＝uxk(1-xk)。其中，0≤u≤4称为系统参数，xk∈(0，1)。当3.5699456....<u≤4时，Logistic映射工作处于混沌状态，所产生的序列xk，k＝0，1，2，3，....是非周期的、不收敛的，且对初始值非常敏感。本方法使用的初始值为：x(0)＝0.78392，参数u＝2。
将混沌系统引入随机数的生成中，具有：
随机性：混沌系统能够以确定性的方式产生长周期的伪随机序列。
敏感性：混沌系统对状态初值和系统敏感，即所谓的“蝴蝶效应”。
简单性：混沌系统通常以简单的运算产生复杂的行为。
遍历性：混沌系统能等概率地经过所有的状态。
并且，所述嵌入机构7内还设置有水印信息扩频器9、变换器10、聚类模板生成器11和嵌入器12，其中：
所述水印信息扩频器9的输入端与嵌入控制机构5的第二输出端连接，所述水印信息扩频器9的输出端与嵌入控制机构5的第二输入端连接，水印信息扩频器9接收嵌入控制机构5输出的密钥和待嵌水印的图片数据，将待嵌入水印的图片数据进行扩频处理；使其具有更高的安全性和鲁棒性，数据经扩频后再传回嵌入控制机构5，由嵌入控制机构5将该水印扩频数据传入嵌入器12；
聚类模板生成器11用于生成聚类模板，以便在打印扫描后的提取阶段由聚类模板识别器14识别出该聚类模板，然后定量的描述图像经过打印扫描后的几何形变是多少，聚类模板生成器11的输入端连接到嵌入控制机构5第三输出端，聚类模板生成器11的输出端连接到嵌入控制机构5第三输入端，聚类模板生成器11接收嵌入控制机构5输出的待添加模板的数据和从密钥包3中取得的密钥，聚类模板生成器11通过密钥来生成嵌入模板的位置，然后在该位置生成一种含特定性质的聚类模板，所述特定性质是指该聚类模板的方差为0，嵌入之后的数据再传回嵌入控制机构5，由嵌入控制机构5将该数据传回嵌入器12；
嵌入器12用于将水印信息嵌入到图像，其输入端连接嵌入控制机构5的第四输出端，其输出端连接嵌入控制机构5的第四输入端，嵌入控制机构5向嵌入器12输出的数据包括从聚类模板生成器11传回的图像数据，从水印信息扩频器9传回的水印扩频数据，从密钥包3中取得的密钥，嵌入器12将密钥生成若N个嵌入坐标，其中N等于待嵌入水印信息序列的个数，比如序列是v1v2v3v4...v100，那n就等于100，一般N≥100。对于每个坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，嵌入器12将水印扩频数据、添加模板的数据全部嵌入到图像数据中，嵌入之后的数据再传回嵌入控制结构5，并由嵌入控制结构5传给变换器10；
所述变换器10的第一输入端与嵌入控制机构5的第五输出端连接，所述变换器10的第一输出端与嵌入控制机构5的第五输入端连接，变换器10接收嵌入控制机构5输出的密钥和待进行变换的图片数据，将数据进行离散傅立叶变换、对数极坐标变换以及它们的逆变换，数据经变换后再传回嵌入控制机构5。
并且，所述提取机构8内还设置有变换器10、聚类模板识别器14、提取器15和校正器13，其中：
所述变换器10的第二输入端连接提取控制机构6的第五输出端，所述变换器10的第二输出端连接提取控制机构6的第五输入端，变换器10接收提取控制机构6输出的密钥和待进行变换的数据，将数据进行离散傅立叶变换、对数极坐标变换以及它们的逆变换，数据经变换后再传回提取控制机构6；
聚类模板识别器14的输入端连接提取控制机构6第三输出端，聚类模板识别器14的输出端连接提取控制机构6第三输入端，聚类模板识别器14用于识别由聚类模板生成器11嵌入的聚类模板，并将其输出到提取控制机构6，由提取控制机构6传给校正器13；
校正器13的输入端连接提取控制机构6的第二输出端，校正器13的输出端连接提取控制机构6的第二输入端，校正器13接收提取控制机构6传入的待校正数据，数据经校正后再输出到提取控制机构6，由提取控制机构6将该数据传给提取器15；校正器13用于校正图像经打印扫描后的几何形变，尽量使其与没有打印扫描时差别不大，以便从图像里提取出数字水印；
提取器15用于提取数字水印，其输入端连接提取控制机构6的第四输出端，其输出端连接提取控制机构6的第四输入端，提取器15接收提取控制机构6输入的待提取数据和提取控制机构6从密钥包3中取得的密钥，提取器15将提取后的数据再经过逆扩频处理后输出到提取控制机构6，由提取控制机构6将该数据传给图片读写器4，图片读写器4将水印信息写出来。
参见图3，一种印刷品数字水印嵌入方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：使用扩频技术处理水印信息：
通过线性移位寄存器产生随机数列vi，再使用随机数列vi将待嵌入的水印信息bi进行扩频处理，具体如下：
扩频后的水印信息w＝b1×v1+b2×v2+b3×v3+.....bi×vi；
第二步：使用混沌产生随机密钥：
第三步：读取图像并做离散傅立叶变换：将图像矩阵I(x，y)转变成频域矩阵F(u，v)；在其频域中的N个嵌入坐标嵌入水印信息，其中N等于待嵌入水印信息序列的个数，比如序列是v1v2v3v4...v100，那n就等于100，一般取N≥100；
第四步：检测频域中频区域，并在中频区域嵌入水印；由于高频信息容易被过滤掉，而低频信息涉及到图像的主要部分，不能轻易改动，所以选择在频域的中频区域嵌入水印；使嵌入的水印信号能量分布到所有像素上，提高方法的不可见性和鲁棒性；
第五步：对矩阵做对数极坐标变换：将频域矩阵F(u，v)做对数极坐标变换转换成对数极坐标矩阵L(r，θ)，其中r是点离中心的距离，θ是点与中心连成的直线与x轴的夹角；做对数极坐标变换能够使在频域中的旋转和缩放对应转变成对数极坐标域中的x轴平移和y轴平移，以便在对数极坐标域中嵌入聚类模板；
第六步：使用密钥产生特定性质的聚类模板：在对数极坐标域中的密钥包中取得一个关于嵌入坐标位置的密钥，然后以该位置为中心扩展出一个5×5的矩阵，将该矩阵的方差设成0，将其作为一个聚类模板嵌入这个坐标位置；聚类模板的作用在于能够在提取时将其提取出来，从而算出图像经过打印扫描后旋转，拉伸的程度，以便在提取水印之前将其校正；
第七步：将模板嵌入矩阵：从密钥包中取得将N个嵌入坐标，其中N等于待嵌入水印信息序列的个数，比如序列是v1v2v3v4...v100，那n就等于100，一般N≥100，对于每个坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，将模板嵌入矩阵；
第八步：对矩阵做逆对数极坐标变换；
第九步：对矩阵做逆傅立叶变换。
参见图4，一种印刷品数字水印提取方法，所述方法包括如下步骤：
第一步：将图像进行离散傅立叶变换，图像矩阵I(x，y)转变成频域矩阵F(u，v)，在频域中嵌入水印信号；该步骤使嵌入的水印信号能量分布到所有像素上，提高方法的不可见性和鲁棒性；
第二步：对矩阵做对数极坐标变换：将频域矩阵F(u，v)做对数极坐标变换转换成对数极坐标矩阵L(r，θ)，其中r是点离中心的距离，θ是点与中心连成的直线与x轴的夹角；做对数极坐标变换能够使在频域中的旋转和缩放对应转变成对数极坐标域中的x轴平移和y轴平移，以便在对数极坐标域中提取聚类模板；
第三步：提取聚类模板，并计算出几何形变矩阵：在对数极坐标域中遍历每个点，以每个点为中心扩展出一个5×5的矩阵，计算该矩阵方差，如果方差为0，则该矩阵是嵌入的聚类模板，再使用初始密钥得到先前嵌入模板的位置，用现在模板的位置比较得出模板在对数极坐标域中的平移值，x轴的平移代表图像的缩放大小，y轴的平移代表图像的旋转大小，从而算出几何形变矩阵；
第四步：做逆对数极坐标变换；
第五步：做逆傅立叶变换；
第六步：使用形变矩阵还原图像：使用得到的形变矩阵，逆向校正图像；
第七步：离散傅立叶变换：在频域中使用初始嵌入水印的密钥得到嵌入的位置；
第八步：使用密钥提取水印：在每个坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，从而提取出水印信息。
Claims (4)
1、一种印刷品数字水印嵌入与提取装置，包括水印嵌入机(1)、水印提取机(2)、密钥包(3)，其特征在于：所述水印嵌入机(1)内设置有图片读写器(4)、嵌入控制机构(5)和嵌入机构(7)；所述水印提取机(2)内设置有图片读写器(4)、提取控制机构(6)和提取机构(8)，其中.水印嵌入机(1)和水印提取机(2)共用图片读写器(4)；
所述图片读写器(4)的第一输出端连接所述嵌入控制机构(5)的第一输入端，图片读写器(4)的第一输入端连接嵌入控制结构(5)的第一输出端，所述嵌入控制机构(5)的第六输入端连接密钥包(3)的第一输出端，同时嵌入控制机构(5)的输入端与嵌入机构(7)的输出端连接，嵌入控制机构(5)的输出端与嵌入机构(7)的输入端连接；图片读写器(4)从外界读取待嵌水印的图片数据并将该数据发送给所述嵌入控制机构(5)；嵌入控制机构(5)读取密钥包(3)产生的密钥，并将密钥和待嵌水印的图片数据输入嵌入机构(7)，嵌入机构(7)将待嵌水印的图片数据进行扩频处理、离散傅立叶变换和对数极坐标变换，并嵌入聚类模板与水印，再将处理后的数据做逆对数极坐标变换和逆傅立叶变换，然后输出给嵌入控制机构(5)，嵌入控制机构(5)将已嵌入水印的图片数据输出给图片读写器(4)，图片读写器(4)接收嵌入控制结构(5)输出的已嵌入水印的图片数据，写出已嵌入水印的图片；
所述图片读写器(4)的第二输出端连接所述提取控制机构(6)的第一输入端，图片读写器(4)的第二输入端连接提取控制机构(6)的第一输出端，所述提取控制机构(6)的第六输入端连接密钥包(3)的第二输出端，同时提取控制机构(6)的输入端与提取机构(8)的输出端连接，提取控制机构(6)的输出端与提取机构(8)的输入端连接；图片读写器(4)从外界读取已嵌水印的图片并将读取的已嵌水印的图片数据发送给所述提取控制机构(6)，提取控制机构(6)读取密钥包(3)产生的密钥，并将密钥和已嵌水印的图片数据输入提取机构(8)，提取机构(8)将数据进行离散傅立叶变换和对数极坐标变换，并使用聚类性质提取聚类模板，计算出模板位移，算出几何形变矩阵，再将处理后的数据做逆对数极坐标变换和逆傅立叶变换，并使用形变矩阵还原图像，使用密钥提取水印，然后将数据输出给提取控制机构(6)，提取控制机构(6)将处理后的图片和水印信息输出给图片读写器(4)，图片读写器(4)接收提取控制机构(6)输出的图片和水印信息，写出已嵌入水印的图片和水印。
2、根据权利要求1所述的一种印刷品数字水印嵌入与提取装置，其特征在于：所述嵌入机构(7)内还设置有水印信息扩频器(9)、变换器(10)、聚类模板生成器(11)和嵌入器(12)，其中：
所述水印信息扩频器(9)的输入端与嵌入控制机构(5)的第二输出端连接，所述水印信息扩频器(9)的输出端与嵌入控制机构(5)的第二输入端连接，水印信息扩频器(9)接收嵌入控制机构(5)输出的密钥和待嵌水印的图片数据，将待嵌入水印的图片数据进行扩频处理，数据经扩频后再传回嵌入控制机构(5)，由嵌入控制机构(5)将该水印扩频数据输出到嵌入器(12)；
所述聚类模板生成器(11)的输入端连接到嵌入控制机构(5)第三输出端，聚类模板生成器(11)的输出端连接到嵌入控制机构(5)第三输入端，聚类模板生成器(11)接收嵌入控制机构(5)输出的待添加模板的数据和从密钥包(3)中取得的密钥，聚类模板生成器(11)通过密钥来生成嵌入模板的位置，然后在该位置生成一种聚类模板，已添加模板的数据再传回嵌入控制机构(5)，由嵌入控制机构(5)将该数据输出到嵌入器(12)；
所述嵌入器(12)用于将水印信息嵌入到图像，其输入端连接嵌入控制机构(5)的第四输出端，其输出端连接嵌入控制机构(5)的第四输入端，嵌入控制机构(5)向嵌入器(12)输出的数据包括从聚类模板生成器(11)传回的图像数据，从水印信息扩频器(9)传回的水印扩频数据，从密钥包(3)中取得的密钥，嵌入器(12)将密钥生成N个嵌入坐标(其中N等于待嵌入水印信息序列的个数)，对于每个嵌入坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，嵌入器(12)将水印扩频数据、已添加模板的数据全部嵌入到图像数据中，嵌入之后的数据再传回嵌入控制结构(5)，并由嵌入控制结构(5)传给变换器(10)；
所述变换器(10)的第一输入端与嵌入控制机构(5)的第五输出端连接，所述变换器(10)的第一输出端与嵌入控制机构(5)的第五输入端连接，变换器(10)接收嵌入控制机构(5)输出的密钥和待进行变换的图片数据，将数据进行离散傅立叶变换、对数极坐标变换以及它们的逆变换，数据经变换后再传回嵌入控制机构(5)。
3、根据权利要求1或2所述的一种印刷品数字水印嵌入与提取装置，其特征在于：所述提取机构(8)内还设置有变换器(10)、聚类模板识别器(14)、提取器(15)和校正器(13)，其中：
所述变换器(10)的第二输入端连接提取控制机构(6)的第五输出端，所述变换器(10)的第二输出端连接提取控制机构(6)的第五输入端，变换器(10)接收提取控制机构(6)输出的密钥和待进行变换的数据，将数据进行离散傅立叶变换、对数极坐标变换以及它们的逆变换，数据经变换后再传回提取控制机构(6)；
聚类模板识别器(14)的输入端连接提取控制机构(6)第三输出端，聚类模板识别器(14)的输出端连接提取控制机构(6)第三输入端，聚类模板识别器(14)用于识别由聚类模板生成器(11)嵌入的聚类模板，并将其输出到提取控制机构(6)，由提取控制机构(6)传给校正器(13)；
校正器(13)的输入端连接提取控制机构(6)的第二输出端，校正器(13)的输出端连接提取控制机构(6)的第二输入端，校正器(13)接收提取控制机构(6)传入的待校正数据，数据经校正后再输出到提取控制机构(6)，由提取控制机构(6)将该数据传给提取器(15)；
所述提取器(15)输入端连接提取控制机构(6)的第四输出端，其输出端连接提取控制机构(6)的第四输入端，提取器(15)接收提取控制机构(6)输入的待提取数据和提取控制机构(6)从密钥包(3)中取得的密钥，提取器(15)提取数字水印并将提取后的数据再经过逆扩频处理后输出到提取控制机构(6)，由提取控制机构(6)将该数据传给图片读写器(4)，图片读写器(4)将水印信息写出来。
4、一种印刷品数字水印嵌入与提取方法，其特点是：所述嵌入方法包括如下步骤：
第一步：使用扩频技术处理水印信息：
通过线性移位寄存器产生随机数列vi，再使用随机数列vi将待嵌入的水印信息bi进行扩频处理，具体如下：
扩频后的水印信息w＝b1×v1+b2×v2+b3×v3+.....bi×vi；
第二步：使用混沌产生随机密钥：
第三步：读取图像并做离散傅立叶变换：将图像矩阵I(x，y)转变成频域矩阵F(u，v)；在其频域中的N个嵌入坐标(其中N等于待嵌入水印信息序列的个数)，嵌入水印信息；
第四步：检测频域的中频区域，并在中频区域嵌入水印；
第五步：对矩阵做对数极坐标变换：将频域矩阵F(u，v)做对数极坐标变换转换成对数极坐标矩阵L(r，θ)，其中r是点离中心的距离，θ是点与中心连成的直线与x轴的夹角；
第六步：使用密钥产生特定性质的聚类模板：在对数极坐标域中的密钥包中取得一个关于嵌入坐标位置的密钥，然后以该位置为中心扩展出一个5×5的矩阵，将该矩阵的方差设成0，将其作为一个聚类模板嵌入这个坐标位置；
第七步：将模板嵌入矩阵：从密钥包中取得N个嵌入坐标(其中N等于待嵌入水印信息序列的个数)，对于每个坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，将模板嵌入矩阵；
第八步：对矩阵做逆对数极坐标变换；
第九步：对矩阵做逆傅立叶变换。
所述提取方法包括如下步骤：
第一步：将图像进行离散傅立叶变换，图像矩阵I(x，y)转变成频域矩阵F(u，v)，在频域中嵌入水印信号；该步骤使嵌入的水印信号能量分布到所有像素上，提高方法的不可见性和鲁棒性；
第二步：对矩阵做对数极坐标变换：将频域矩阵F(u，v)做对数极坐标变换转换成对数极坐标矩阵L(r，θ)，其中r是点离中心的距离，θ是点与中心连成的直线与x轴的夹角；做对数极坐标变换能够使在频域中的旋转和缩放对应转变成对数极坐标域中的x轴平移和y轴平移，以便在对数极坐标域中提取聚类模板；
第三步：提取聚类模板，并计算出几何形变矩阵：在对数极坐标域中遍历每个点，以每个点为中心扩展出一个5×5的矩阵，计算该矩阵方差，如果方差为0，则该矩阵是嵌入的聚类模板，再使用初始密钥得到先前嵌入模板的位置，用现在模板的位置比较得出模板在对数极坐标域中的平移值，x轴的平移代表图像的缩放大小，y轴的平移代表图像的旋转大小，从而算出几何形变矩阵；
第四步：做逆对数极坐标变换；
第五步：做逆傅立叶变换；
第六步：使用形变矩阵还原图像：使用得到的形变矩阵，逆向校正图像；
第七步：离散傅立叶变换：在频域中使用初始嵌入水印的密钥得到嵌入的位置；
第八步：使用密钥提取水印：在每个坐标F(u，v)取其对于原点成90度夹角的坐标F2(v，-u)，设kw＝F-F2，其中k是嵌入的强度，w是水印扩频信息，从而提取出水印信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102329484A CN101398928B (zh) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | 一种印刷品数字水印嵌入与提取装置以及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2008102329484A CN101398928B (zh) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | 一种印刷品数字水印嵌入与提取装置以及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101398928A true CN101398928A (zh) | 2009-04-01 |
| CN101398928B CN101398928B (zh) | 2011-05-11 |
Family
ID=40517460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2008102329484A Expired - Fee Related CN101398928B (zh) | 2008-10-29 | 2008-10-29 | 一种印刷品数字水印嵌入与提取装置以及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101398928B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104298897A (zh) * | 2014-09-04 | 2015-01-21 | 广西师范大学 | 基于混沌技术的嵌入式版权认证方法及专用处理器 |
| CN110335188A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-10-15 | 广西链全科技有限公司 | 一种使用图片储存公私钥的方法及其私钥信息提取方法 |
| CN111612759A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-01 | 佛山科学技术学院 | 一种基于深度卷积生成式对抗网络的印刷品缺陷识别方法 |
-
2008
- 2008-10-29 CN CN2008102329484A patent/CN101398928B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104298897A (zh) * | 2014-09-04 | 2015-01-21 | 广西师范大学 | 基于混沌技术的嵌入式版权认证方法及专用处理器 |
| CN104298897B (zh) * | 2014-09-04 | 2017-04-12 | 广西师范大学 | 基于混沌技术的嵌入式版权认证方法及专用处理器 |
| CN110335188A (zh) * | 2019-05-21 | 2019-10-15 | 广西链全科技有限公司 | 一种使用图片储存公私钥的方法及其私钥信息提取方法 |
| CN111612759A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-01 | 佛山科学技术学院 | 一种基于深度卷积生成式对抗网络的印刷品缺陷识别方法 |
| CN111612759B (zh) * | 2020-05-19 | 2023-11-07 | 佛山科学技术学院 | 一种基于深度卷积生成式对抗网络的印刷品缺陷识别方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101398928B (zh) | 2011-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Localized image watermarking in spatial domain resistant to geometric attacks | |
| CN110766594B (zh) | 信息隐藏方法及装置、检测方法、装置及防伪溯源方法 | |
| CN105701758A (zh) | 基于图形码的数字水印图像生成方法及装置 | |
| CN109829842B (zh) | 一种基于频域的添加图像盲水印方法 | |
| CN105512999B (zh) | 一种双变换的彩色图像全息水印方法 | |
| CN102024249A (zh) | 基于视觉感知特性的数字图像水印方法 | |
| CN1290047C (zh) | 一种基于数字水印的文件防伪方法及其装置 | |
| CN1960428A (zh) | 抗打印扫描大容量有意义数字水印实现方法 | |
| CN101398928B (zh) | 一种印刷品数字水印嵌入与提取装置以及方法 | |
| CN103559676A (zh) | 基于dct系数统计特性的抗打印扫描彩色图像盲水印方法 | |
| CN110503592B (zh) | 一种基于数字水印的二维码防伪方法及系统 | |
| Kavitha et al. | DCT-DWT based digital watermarking and extraction using neural networks | |
| CN103093127A (zh) | 基于数独和多重数字水印的动态版权保护方法和系统 | |
| Barr et al. | Wavelet transform modulus maxima‐based robust logo watermarking | |
| Dhanalakshmi et al. | Dual watermarking scheme with encryption | |
| Sun et al. | Research on embedding and extracting methods for digital watermarks applied to QR code images | |
| CN112561772A (zh) | 一种解决假阳性问题的数字水印算法 | |
| CN106228503B (zh) | 卫星遥感影像shp点文件的数字水印嵌入和提取方法 | |
| Hsieh et al. | Hybrid watermarking scheme for halftone images | |
| CN112686794B (zh) | 一种基于生成式对抗网络的水印去除方法 | |
| CN110992236B (zh) | 数字水印嵌入环境确定方法、装置、设备及可读存储介质 | |
| Chotikawanid et al. | Image Watermarking Algorithm Based on q-logarithm Component | |
| CN103065073B (zh) | 一种基于数字水印技术的数字印刷品的防伪方法 | |
| Hsieh et al. | A copyright protection scheme for gray-level images using human fingerprint | |
| Huang et al. | Universal JPEG steganalysis based on microscopic and macroscopic calibration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110511 Termination date: 20121029 |