CN102129658A - 数字水印实现方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数字水印实现方法和装置。涉及计算机图形图像领域；解决了现有数字水印方法鲁棒性低的问题。该方法包括：对载体图片进行空间变换；将预处理后的水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中；对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换。本发明提供的技术方案适用于数字图像的信息安全保护。

Description

数字水印实现方法和装置

技术领域

本发明涉及计算机图形图像领域，尤其涉及一种数字水印实现方法和装置。

背景技术

随着通信、计算机和网络技术的飞速发展，数字图像的高速传输、处理以及存储已经成为现实，但是由于网络安全性问题的存在，如何管理和防止非法的数据拷贝、维护单位和个人的知识产权引起了人们的极大兴趣与注意。为解决这一问题，近几年国际上提出的一种信息安全技术是在原图像中加入不可见信息来标注版权，这些信息被称为数字水印。由于数字水印在版权保护、真伪鉴别、秘密通信等领域有着广泛的应用前景，因此它成为了一个非常重要的研究领域。

发明内容

本发明提供了一种数字水印实现方法和装置，解决了现有数字水印方法鲁棒性低的问题。

一种数字水印实现方法，包括：

对载体图片进行空间变换；

将预处理后的水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中；

对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换。

优选的，所述对载体图片进行空间变换具体为：

对所述载体图片进行离散余弦变换。

优选的，所述对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换包括：

对所述水印图片进行循环冗余编码；

将编码后的所述水印图片嵌入到变换后的载体图片中。

优选的，所述将编码后的所述水印图片嵌入到变换后的载体图片中具体为：

将编码后的所述水印图片以离散平均值嵌入到变换后的所述载体图片的低频区域。

优选的，上述数据水印图片实现方法还包括：

在将所述水印图片添加到所述载体图片中之前，将所述水印图片置乱存储预处理。

本发明还提供了一种数字水印实现装置，包括：

载体图片预处理模块，用于对载体图片进行空间变换；

水印载入模块，用于将预处理后的水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中；

载体图片还原模块，用于对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换。

优选的，所述载体图片预处理模块具体用于对所述载体图片进行离散余弦变换。

优选的，所述水印载入模块包括：

编码单元，用于对所述水印图片进行循环冗余编码；

水印嵌入单元，用于将编码后的所述水印图片嵌入到变换后的载体图片中。

优选的，所述水印嵌入单元，具体用于将编码后的所述水印图片以离散平均值嵌入到变换后的所述载体图片的低频区域。

优选的，上述数字水印实现装置还包括：

水印预处理模块，用于在将所述水印图片添加到所述载体图片中之前，将所述水印图片置乱存储预处理。

本发明提供了一种数字水印实现方法和装置，首先对载体图片进行空间变换，将预处理后的水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中，并对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换，解决了现有数字水印鲁棒性差的问题。

附图说明

图1为本发明的实施例一提供的一种数字水印实现方法的流程图；

图2为本发明的实施例二提供的一种数字水印实现装置的结构示意图；

图3为图2中水印载入模块202的结构示意图；

图4为本发明的实施例二提供的又一种数字水印实现装置的结构示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

首先，对本发明的实施例一进行说明。

本发明实施例提供了一种数字水印实现方法，使用该方法为图片添加数字水印的流程如图1所示，包括：

步骤101、在将所述水印图片添加到所述载体图片中之前，将所述水印图片置乱存储预处理；

本步骤中，将水印图片的数据置乱并分散存储，以防止整块丢失(如果将载体图片的一部分切除对于没有经过置乱存储的水印会丢失掉相应的部分)。使水印图片的灰度值在整个图片上趋于均匀分布，可以更好的抵抗剪裁的攻击。

分散存储和水印置乱可以很好的抵抗剪裁等影响。

优选的，可选取有意义的图像(如一张只有黑白两色的图画图片或者文字图片)作为水印图片，有较好的透明性，对通常的打印扫描、压缩、噪声及剪裁都有较强的鲁棒性，对防伪鉴定的应用有一定的帮助。

步骤102、对载体图片进行空间变换；

本步骤中，对原始状态的载体图像进行空间变换，以增强水印的鲁棒性。

载体图片空间变换是将载体图像进行离散余弦变换，这样可以将图像的低频区域和高频区域分开。高频区域一般是图像的边界区域，低频区域是平滑区域。

步骤103、将预处理后的水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中；

本步骤中，将预处理过的水印图片按照一定的规则添加到变换后的所述载体图片中。例如，按照离散平均值的嵌入方法添加到载体图片的低频区域：

先计算载体图像低频区域像素点的两侧且在它8邻域范围内系数的平均值：

$M=\frac{1}{6}(X_{u-1,v-1}+X_{u,v-1}+X_{u+1,v-1}+X_{u-1,v+1}+X_{u,v+1}+X_{u+1,v+1})$

其中，X是某个像素点的灰度值，u、v是该像素点的位置。

然后根据水印图片的信息修改X_u，v：

若w_u＝1，则

若w_u＝0，则

其中，w_u是编码后的水印第u个位置的值，α是根据透明性和鲁棒性总和权衡的一个值。

添加到变换后的载体图片当中。具体的，先根据置乱后的水印图片进行编码(如循环冗余编码)，为了纠删纠错。然后将编码后的水印图片嵌入到变换后的载体图片的低频区域。

优选的，为了有良好的透明性我们将水印图片嵌入到图像的低频率空间，这样水印就可以分散嵌入到图片的平滑区域，通过肉眼无法看出。此外，保存在低频区域可以很好的抵抗噪声和压缩等影响。

步骤104、对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换；

本步骤中，将添加水印图片信息后的载体图片进行空间逆变换，使载体图片还原成原始状态，此时水印图片信息已经较好的隐藏到载体图片中。

综合上述处理可以在打印扫描后还原水印。

本发明提供了一种数字水印实现方法，首先对载体图片进行空间变换，将水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中，并对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换，解决了现有数字水印鲁棒性差的问题。本发明的实施例通过水印预处理、载体图片空间变换等方法共同协作以增强水印的鲁棒性。空间变换不能很好的抵抗几何攻击(例如剪裁)，水印提前置乱很好的避免了这一点。在离散余弦变换的低频区域有很好的隐蔽性和鲁棒性，对图像压缩尤为有效，对于噪声的抵抗一般，但加上离散平均值的嵌入方法就增强了抵抗噪声的特性。在水印中添加纠删纠错可以增加提取水印的准确性，增强了结果的可信程度。本发是的实施例提供的数字水印实现方法所使用的算法有很强的透明性，并且能够抵抗图片的几何变换、噪声等常用干扰，以及打印扫描等非常规干扰。

下面结合附图，对本发明的实施例二进行说明。

本发明实施例提供了一种数字水印实现装置，其结构如图2所示，包括：

载体图片预处理模块201，用于对载体图片进行空间变换；

水印载入模块202，用于将水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中；

载体图片还原模块203，用于对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换。

优选的，所述水印载入模块202的结构如图3所示，包括：

编码单元2021，用于对所述水印图片进行编码；

水印嵌入单元2022，用于将编码后的所述水印图片嵌入到变换后的载体图片中。

优选的，上述数字水印实现装置的结构如图4所示，还包括：

水印预处理模块204，用于在将所述水印图片添加到所述载体图片中之前，将所述水印图片置乱存储。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在相应的硬件平台上(如系统、设备、装置、器件等)执行，在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可以被分别制作成一个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。

上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种数字水印实现方法，其特征在于，包括：

对载体图片进行空间变换；

将预处理后的水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中；

对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换。

2.根据权利要求1所述数字水印实现方法，其特征在于，所述对载体图片进行空间变换具体为：

对所述载体图片进行离散余弦变换。

3.根据权利要求1或2所述的数字水印实现方法，其特征在于，所述对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换包括：

对所述水印图片进行循环冗余编码；

将编码后的所述水印图片嵌入到变换后的载体图片中。

4.根据权利要求3所述的数字水印实现方法，其特征在于，所述将编码后的所述水印图片嵌入到变换后的载体图片中具体为：

将编码后的所述水印图片以离散平均值嵌入到变换后的所述载体图片的低频区域。

5.根据权利要求1所述的数据水印图片实现方法，其特征在于，该方法还包括：

在将所述水印图片添加到所述载体图片中之前，将所述水印图片置乱存储预处理。

6.一种数字水印实现装置，其特征在于，该装置包括：

载体图片预处理模块，用于对载体图片进行空间变换；

水印载入模块，用于将预处理后的水印图片添加到空间变换后的所述载体图片中；

载体图片还原模块，用于对添加水印图片后的所述载体图片进行空间逆变换。

7.根据权利要求6所述的数字水印实现装置，其特征在于，所述载体图片预处理模块具体用于对所述载体图片进行离散余弦变换。

8.根据权利要求6所述的数字水印实现装置，其特征在于，所述水印载入模块包括：

编码单元，用于对所述水印图片进行循环冗余编码；

水印嵌入单元，用于将编码后的所述水印图片嵌入到变换后的载体图片中。

9.根据权利要求8所述的数字水印实现装置，其特征在于，

所述水印嵌入单元，具体用于将编码后的所述水印图片以离散平均值嵌入到变换后的所述载体图片的低频区域。

10.根据权利要求6所述的数字水印实现装置，其特征在于，该装置还包括：

水印预处理模块，用于在将所述水印图片添加到所述载体图片中之前，将所述水印图片置乱存储预处理。

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