CN104361547A - 一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其在数字水印嵌入端，利用人眼双目视觉感知的掩蔽特性即双目恰可觉察失真指导数字水印的嵌入，使立体图像透明性和水印嵌入容量达到很好的平衡，并且根据左右视点高五位图像信息和双目恰可失真模型作为MD5哈希函数的输入生成特征水印图像，接着采用自适应方法将水印信息嵌入到立体图像左右视点中，通过上述过程，保证了数字水印技术的安全性；在篡改定位过程中，提取受攻击后的立体图像高五位特征水印信息，然后提取受攻击后的立体图像的水印信息，比较这两类水印信息初步确定篡改定位，接着利用视差信息使篡改定位的准确性进一步加强，能够有效地对立体图像内容真实性及完整性进行认证。

Description

一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法

技术领域

本发明涉及一种数字水印技术，尤其是涉及一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法。

背景技术

立体图像由于能够提供深度信息给人们带来更加真实的全新视觉体验而越来越受到人们的欢迎，同时市场的应用需求也推动着立体图像处理技术的快速发展。随着计算机网络和通信技术的不断发展，攻击者能够较容易地对立体图像进行复制、修改、编辑和篡改等操作，使得这些高端资源的内容受到质疑。如何对立体图像内容的篡改定位认证已成为一个亟待解决的问题。

数字水印技术作为一种信息隐藏技术为多媒体内容认证提供了新的解决方法。针对内容认证的数字水印技术可分为脆弱的数字水印技术和半脆弱的数字水印技术两类：脆弱水印能够检测任何对图像完整性的破坏，而半脆弱水印能够容忍一定程度的有益图像处理操作。

近年来，平面图像篡改定位的数字水印方法受到了国内外学者的广泛关注，提出了许多优秀算法，对平面图像篡改定位取得了很高的检测效果。而立体图像数字水印方法在立体图像的版权保护和完整性认证两个方面有一定的发展。Lee等人提出了一种基于绘制的水印方法实现三维图像内容的版权保护，该方法能够容忍绘制过程中所产生的一定程度的失真；Campisi等人提出了一种基于水印技术的图像编码方法，以实现立体图像的安全保护；Zhou针对版权保护提出了一种基于超混沌离散系统的立体图像零水印方法，该方法对加噪、滤波、压缩、剪切等各种攻击能够表现出较强的鲁棒性；Luo提出了一种立体图像水印方法，其使用离散余弦变换从而达到版权保护的目的。然而，以上所述的立体图像数字水印方法存在以下问题：一方面，这些方法主要集中于鲁棒性水印技术的研究，脆弱水印方法及其应用的研究较为罕见；另一方面，由于这些方法未能充分挖掘人类视觉感知特性，因此立体图像透明性和有效性有待进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其在保证立体图像较好的透明性的前提下，能够有效地对立体图像内容真实性及完整性进行认证。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其特征在于包括以下步骤：

①-1、令表示参考立体图像的左视点图像，令表示参考立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M,1≤j≤N，M表示参考立体图像的宽，N表示参考立体图像的高，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-3、采用块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为{d_org(i,j)}，其中，d_org(i,j)表示{d_org(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-4、根据和获取参考立体图像的左视点双目恰可觉察失真图像和右视点双目恰可觉察失真图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-5、根据获取参考立体图像的左视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

同样，根据获取参考立体图像的右视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

其中， $1\≤K_{L,s}^o(i,j)\≤K_{\max },1\≤K_{R,s}^o(i,j)\≤K_{\max },$ K_max表示嵌入最多位数参数，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值；

①-6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{L,s}^o(i,j)=\{h_{L,1}(i,j),h_{L,2}(i,j),h_{L,3}(i,j),...,h_{L,128}(i,j)\},$ 其中，h_L,1(i,j),h_L,2(i,j),h_L,3(i,j),…,h_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{R,s}^o(i,j)=\{h_{R,1}(i,j),h_{R,2}(i,j),h_{R,3}(i,j),...,h_{R,128}(i,j)\},$ 其中，h_R,1(i,j),h_R,2(i,j),h_R,3(i,j),…,h_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

①-7、根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

同样，根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

①-8、将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值

同样，将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值

②-1、令表示经过攻击后的水印立体图像的左视点图像，令表示经过攻击后的水印立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M',1≤j≤N'，M'表示经过攻击后的水印立体图像的宽，且与参考立体图像的宽一致，N'表示经过攻击后的水印立体图像的高，且与参考立体图像的高一致，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-3、采用块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为{d_w(i,j)}，其中，d_w(i,j)表示{d_w(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-4、根据和获取经过攻击后的水印立体图像的左视点双目恰可觉察失真图像和右视点双目恰可觉察失真图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-5、根据获取经过攻击后的水印立体图像的左视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

同样，根据获取经过攻击后的水印立体图像的右视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

其中， $1\≤K_{L,s}^w(i,j)\≤{K_{\max }}^{\′},1\≤K_{R,s}^w(i,j)\≤{K_{\max }}^{\′},$ K_max'表示提取最多位数参数，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值；

②-6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{L,s}^w(i,j)=\{h_{L,1}^{\′}(i,j),h_{L,2}^{\′}(i,j),h_{L,3}^{\′}(i,j),...,h_{L,128}^{\′}(i,j)\},$ 其中，h′_L,1(i,j),h′_L,2(i,j),h′_L,3(i,j),…,h′_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{R,s}^w(i,j)=\{h_{R,1}^{\′}(i,j),h_{R,2}^{\′}(i,j),h_{R,3}^{\′}(i,j),...,h_{R,128}^{\′}(i,j)\},$ 其中，h′_R,1(i,j),h′_R,2(i,j),h′_R,3(i,j),…,h′_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

②-7、根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

同样，根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

②-8、根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位；

同样，根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位；

②-9、根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为 $F_L^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{L,s}^w(i,j)=W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{L,s}^w(i,j)\≠W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array};\right.$

同样，根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为 $F_R^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{R,s}^w(i,j)=W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{R,s}^w(i,j)\≠W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array};\right.$

②-10、对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且 $F_R^w(i+d_w(i,j),j)=1,$ 则令 $F_L^w(i,j)=1,$ 并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改；

同样，对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且 $F_L^w(i+d_w(i,j),j)=1,$ 则令 $F_R^w(i,j)=1,$ 并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改；

其中，表示中下标为(i+d_w(i，j)，j)处的标记值，表示中下标为(i+d_w(i,j),j)处的标记值。

所述的步骤①-5中取K_max＝3。

所述的步骤①-6和所述的步骤②-6中取kye1＝3.1111。

所述的步骤②-5中取K_max'＝3。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1)本发明方法利用人眼双目视觉感知的掩蔽特性即双目恰可觉察失真指导数字水印的嵌入，从而使得立体图像透明性和水印嵌入容量达到了很好的平衡。

2)本发明方法根据左右视点高五位图像信息和双目恰可失真模型作为MD5哈希函数的输入，从而生成特征水印图像，接着采用自适应方法将水印信息嵌入到立体图像左右视点中，通过上述过程，保证了数字水印技术的安全性。

3)本发明方法在篡改定位过程中，首先是提取受攻击后的立体图像高五位特征水印信息，其次提取受攻击后的立体图像的水印信息，比较这两类水印信息，初步确定篡改定位，接着利用了视差信息，使篡改定位的准确性进一步加强，能够有效地对立体图像内容真实性及完整性进行认证。

4)本发明方法能够准确检测拷贝粘贴攻击、文字添加攻击和拼接攻击。

附图说明

图1为本发明方法的总体实现框图；

图2a为嵌入水印后的“Balloons”立体图像的左视点图像；

图2b为嵌入水印后的“Balloons”立体图像的右视点图像；

图2c为嵌入水印后的“Altmoabit”立体图像的左视点图像；

图2d为嵌入水印后的“Altmoabit”立体图像的右视点图像；

图2e为嵌入水印后的“Doorflower”立体图像的左视点图像；

图2f为嵌入水印后的“Doorflower”立体图像的右视点图像；

图3a为对图2a进行拷贝和粘贴的篡改检测结果；

图3b为对图2b进行拷贝和粘贴的篡改检测结果；

图3c为对图2c进行文字添加的篡改检测结果；

图3d为对图2d进行文字添加的篡改检测结果；

图3e为对图2e进行拼接的篡改检测结果；

图3f为对图2f进行拼接的篡改检测结果。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

由于嵌入水印后的立体图像最终是通过人眼进行感知的，因此为了在保持立体图像透明性的前提下，本发明提出了一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其利用双目恰可觉察失真(Binocular Just-Noticeable-Difference，BJND)模型指导立体图像数字水印的嵌入，从而使水印的透明性和容量达到了很好的平衡。

本发明提出的一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其总体实现框图如图1所示，其包括以下步骤：

①-1、令表示参考立体图像的左视点图像，令表示参考立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M,1≤j≤N，M表示参考立体图像的宽，N表示参考立体图像的高，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

①-2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

例如：假设中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值将十进制数51以二进制形式表示为00110011，则将00110011中的最低三位置零后得到00110000，即00110000为中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值的二进制表示形式，转换成十进制为48，即

①-3、采用现有的块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为其中，d_org(i,j)表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

①-4、根据和获取参考立体图像的左视点双目恰可觉察失真(BJND)图像和右视点双目恰可觉察失真(BJND)图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

①-5、根据获取参考立体图像的左视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

同样，根据获取参考立体图像的右视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

其中， $1\≤K_{L,s}^o(i,j)\≤K_{\max },1\≤K_{R,s}^o(i,j)\≤K_{\max },$ K_max表示嵌入最多位数参数，在本实施例中取K_max＝3，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值。

①-6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{L,s}^o(i,j)=\{h_{L,1}(i,j),h_{L,2}(i,j),h_{L,3}(i,j),...,h_{L,128}(i,j)\},$ 其中，h_L,1(i,j),h_L,2(i,j),h_L,3(i,j),…,h_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特。

同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{R,s}^o(i,j)=\{h_{R,1}(i,j),h_{R,2}(i,j),h_{R,3}(i,j),...,h_{R,128}(i,j)\},$ 其中，h_R,1(i,j),h_R,2(i,j),h_R,3(i,j),…,h_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特。

在本实施例中取kye1＝3.1111。

①-7、根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同。

同样，根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同。

①-8、将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值

同样，将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值

如：假设将十进制数51以二进制形式表示为00110011，并假设 为101，则将101赋给00110011中的最低三位得到00110101，即00110000为的二进制表示形式，转换成十进制为50。

②-1、令表示经过攻击后的水印立体图像的左视点图像，令表示经过攻击后的水印立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M',1≤j≤N'，M'表示经过攻击后的水印立体图像的宽，且与参考立体图像的宽一致，N'表示经过攻击后的水印立体图像的高，且与参考立体图像的高一致，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

②-2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

②-3、采用现有的块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为其中，d_w(i,j)表示{d_w(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

②-4、根据和获取经过攻击后的水印立体图像的左视点双目恰可觉察失真(BJND)图像和右视点双目恰可觉察失真(BJND)图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值。

②-5、根据获取经过攻击后的水印立体图像的左视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

同样，根据获取经过攻击后的水印立体图像的右视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

其中， $1\≤K_{L,s}^w(i,j)\≤{K_{\max }}^{\′},1\≤K_{R,s}^w(i,j)\≤{K_{\max }}^{\′},$ K_max'表示提取最多位数参数，在本实施例中取K_max'＝3，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值。

②-6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{L,s}^w(i,j)=\{h_{L,1}^{\′}(i,j),h_{L,2}^{\′}(i,j),h_{L,3}^{\′}(i,j),...,h_{L,128}^{\′}(i,j)\},$ 其中，h′_L,1(i,j),h′_L,2(i,j),h′_L,3(i,j),…,h′_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特。

同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{R,s}^w(i,j)=\{h_{R,1}^{\′}(i,j),h_{R,2}^{\′}(i,j),h_{R,3}^{\′}(i,j),...,h_{R,128}^{\′}(i,j)\},$ 其中，h′_R,1(i,j),h′_R,2(i,j),h′_R,3(i,j),…,h′_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特。

在本实施例中取kye1＝3.1111。

②-7、根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同。

同样，根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同。

②-8、根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位。

同样，根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位。

例如：假设(将十进制数51以二进制形式表示为00110011)和则提取的二进制比特流的二进制形式为011。

②-9、根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为 $F_L^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{L,s}^w(i,j)=W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{L,s}^w(i,j)\≠W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array}.\right.$

同样，根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为 $F_R^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{R,s}^w(i,j)=W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{R,s}^w(i,j)\≠W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array}.\right.$

②-10、对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且 $F_R^w(i+d_w(i,j),j)=1,$ 则令 $F_L^w(i,j)=1,$ 并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改。

同样，对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且 $F_L^w(i+d_w(i,j),j)=1,$ 则令 $F_R^w(i,j)=1,$ 并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改。

其中，表示中下标为(i+d_w(i,j),j)处的标记值，表示中下标为(i+d_w(i,j),j)处的标记值。

为了验证本发明方法的有效性，对利用本发明方法嵌入水印后的立体图像进行抗攻击实验。

图2a和图2b分别给出了利用本发明方法嵌入水印后的“Balloons”立体图像的左视点图像和右视点图像，图2c和图2d分别给出了利用本发明方法嵌入水印后的“Altmoabit”立体图像的左视点图像和右视点图像，图2e和图2f分别给出了利用本发明方法嵌入水印后的“Doorflower”立体图像的左视点图像和右视点图像。

对图2a和图2b所示的图像进行拷贝和粘贴的篡改操作，并利用本发明方法提取脆弱水印进行篡改像素定位测试实验，测试结果对应如图3a和图3b所示；对图2c和图2d所示的图像进行文字添加的篡改操作，并利用本发明方法提取脆弱水印进行篡改像素定位测试实验，测试结果对应如图3c和图3d所示；对图2e和图2f所示的图像进行拼接的篡改操作，并利用本发明方法提取脆弱水印进行篡改像素定位测试实验，测试结果对应如图3e和图3f所示。从图3a至图3f中可以看出，本发明方法能够准确的定位立体图像左右视点被篡改的位置，能够有效地对立体图像内容真实性及完整性进行认证。上述攻击过程的漏检率和误检率性能指标如表1所列，其中，漏检率和误检率越接近于0表示篡改检测性能越好，从表1中可以看出漏检率最达只有14.49％，对方字添加的漏检率只有0.36％，而误检率为0，这充分说明了本发明方法具有较低的漏检率和误检率，篡改检测性能好。

表1 漏检率和误检率

指标	拷贝和粘贴	文字添加拼接
			漏检率	8.42％	0.36％14.49％
误检率	0.00％	0.00％0.00％

Claims (4)

1.一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其特征在于包括以下步骤：

①-1、令表示参考立体图像的左视点图像，令表示参考立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M,1≤j≤N，M表示参考立体图像的宽，N表示参考立体图像的高，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-3、采用块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为{d_org(i,j)}，其中，d_org(i,j)表示{d_org(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-4、根据和{d_org(i,j)}，获取参考立体图像的左视点双目恰可觉察失真图像和右视点双目恰可觉察失真图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

①-5、根据获取参考立体图像的左视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

同样，根据获取参考立体图像的右视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

其中， K_max表示嵌入最多位数参数，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值；

①-6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{L,s}^o(i,j)=\{h_{L,1}(i,j),h_{L,2}(i,j),h_{L,3}(i,j),...,h_{L,128}(i,j)\},$ 其中，h_L,1(i,j),h_L,2(i,j),h_L,3(i,j),...,h_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{R,s}^o(i,j)=\{h_{R,1}(i,j),h_{R,2}(i,j),h_{R,3}(i,j),...,h_{R,128}(i,j)\},$ 其中，h_R,1(i,j),h_R,2(i,j),h_R,3(i,j),...,h_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

①-7、根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

同样，根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

①-8、将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值

同样，将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值

②-1、令表示经过攻击后的水印立体图像的左视点图像，令表示经过攻击后的水印立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M',1≤j≤N'，M'表示经过攻击后的水印立体图像的宽，且与参考立体图像的宽一致，N'表示经过攻击后的水印立体图像的高，且与参考立体图像的高一致，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-3、采用块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为{d_w(i,j)}，其中，d_w(i,j)表示{d_w(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-4、根据和获取经过攻击后的水印立体图像的左视点双目恰可觉察失真图像和右视点双目恰可觉察失真图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；

②-5、根据获取经过攻击后的水印立体图像的左视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

同样，根据获取经过攻击后的水印立体图像的右视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为

其中， K_max'表示提取最多位数参数，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值；

②-6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{L,s}^w(i,j)=\{h_{L,1}^{\′}(i,j),h_{L,2}^{\′}(i,j),h_{L,3}^{\′}(i,j),...,h_{L,128}^{\′}(i,j)\},$ 其中，h′_L,1(i,j),h′_L,2(i,j),h′_L,3(i,j),...,h′_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为 $H_{R,s}^w(i,j)=\{h_{R,1}^{\′}(i,j),h_{R,2}^{\′}(i,j),h_{R,3}^{\′}(i,j),...,h_{R,128}^{\′}(i,j)\},$ 其中，h′_R,1(i,j),h′_R,2(i,j),h′_R,3(i,j),...,h′_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；

②-7、根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

同样，根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；

②-8、根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位；

同样，根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位；

②-9、根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为 $F_L^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{L,s}^w(i,j)=W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{L,s}^w(i,j)\≠W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array}\right.;$

同样，根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为 $F_R^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{R,s}^w(i,j)=W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{R,s}^w(i,j)\≠W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array}\right.;$

②-10、对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且则令并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改；

同样，对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且则令并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改；

其中，表示中下标为(i+d_w(i,j),j)处的标记值，表示中下标为(i+d_w(i,j),j)处的标记值。

2.根据权利要求1所述的一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其特征在于所述的步骤①-5中取K_max＝3。

3.根据权利要求1或2所述的一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其特征在于所述的步骤①-6和所述的步骤②-6中取kye1＝3.1111。

4.根据权利要求3所述的一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其特征在于所述的步骤②-5中取K_max'＝3。