CN109242749A - 抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法。该方法包括：设计中心对称图形的水印图案；将水印图案嵌入到载体图像中的Lab颜色空间中，得到水印图像；使用彩色打印机对水印图像进行打印，得到打印图像；使用相机对打印图像进行拍摄，得到拍摄图像，将拍摄图像转换到Lab颜色空间并进行逆几何变换得到水印估计图像，从水印估计图像中定位和裁剪出和水印图案大小相同的图像块，计算图像块与水印图案之间的归一化相关系数值，根据归一化相关系数值判断拍摄图像中是否包含水印图案。本发明的方法通过在Lab颜色空间两个彩色通道同时嵌入水印，开创性提出了利用周期图像自卷积进行逆几何变换的水印同步方法，能从打印重拍的图像中提取水印。

Description

抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法

技术领域

本发明涉及数字图像水印技术领域，尤其涉及一种抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法。

背景技术

互联网技术的迅速普及为音频、图像和视频等数字媒体的传播提供了巨大的便利，数字媒体的获取变得几乎没有成本。与此同时，数字媒体非法获得、盗用和篡改也愈演愈烈，不仅给媒体作品的作者和传播媒体带来了困扰，甚至有时会影响到国家的信誉和安全。数字水印技术应运而生，在数字媒体的认证和版权保护方面发挥了巨大作用。

数字图像水印技术指的是将少量的水印信息嵌入到数字图像中，同时原始图像不产生明显的变化。该技术充分利用了图像这一有视觉冗余的载体，将水印与图像紧密结合使之成为图像不可分割的一部分。其中的水印信息往往是人眼不可察觉的，但是可以通过特定的计算提取出来。图像水印技术可以有多种不同的分类方法。根据是否抵抗攻击，可以将图像水印分为鲁棒水印和脆弱水印。鲁棒水印技术可以抵抗一定的图像处理操作，比如旋转、缩放、平移等仿射变换，压缩、噪声、滤波、重采样、对比度调节、裁剪等一般的图像处理操作。因此，鲁棒水印有非常大的研究空间，应用价值也更高。脆弱水印中的水印信息会由于经过了图像处理而丢失，因此，常用于图像内容的完整性认证方面。根据水印提取过程是否需要原始图像载体作为参考，可以将图像水印分为盲水印和非盲水印方案。非盲水印方案需要借助原始载体图像才能正确提取水印信息，而盲水印方案在水印提取的过程中不需要知道原始载体图像，在实际应用中，提取水印时往往不能够获得原始载体，因而，盲水印方案更加实用。

打印扫描或者打印重拍也是图像重建和分发的重要途径。然而当互联网中的图像经过了打印扫描或打印重拍这种重获取过程，其从视觉上就可以看到图像有明显的失真，在信号层次上失真更为严重，传统方案中的图像水印经过这一过程往往会丢失，而导致无法正确提取水印信息，在这种情况下如何利用水印方案进行图像的版权保护是数字水印技术领域的一大难点，打印扫描和打印重拍的水印方案也成为了近年来的研究热点。该技术不仅能用于版权保护，还可以用于超市中的产品推广、线下线上的产品交互等。如果宣传海报中有水印，对产品有兴趣的顾客可以通过扫描读取海报中的水印获得更多产品和购买信息。读者可以扫描读取书中的水印图片以获得书的电子版，然后从线下阅读转移到在线阅读。一些其他授权操作也可以通过水印图像来实现。

抵抗打印和重拍的数字图像水印要求水印在经过打印拍摄过程后仍然能够被检测到。由于常常不能够得到打印图像的电子原版，水印提取过程只能利用打印图像本身，因而抗打印重拍的水印要求必须应用盲水印方案。

目前，现有技术中还没有一种有效的抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方案。

发明内容

本发明的实施例提供了一种抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法，以实现有效地从打印重拍的图像中提取水印。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法，包括：

设计中心对称图形的水印图案；

将所述水印图案嵌入到所述载体图像中的Lab颜色空间中，得到水印图像；

使用彩色打印机对所述水印图像进行打印，得到打印图像；

使用相机对所述打印图像进行拍摄，得到拍摄图像，将所述拍摄图像转换到Lab颜色空间并进行逆几何变换得到水印估计图像，从所述水印估计图像中定位和裁剪出和所述水印图案大小相同的图像块，计算所述图像块与所述水印图案之间的归一化相关系数值，根据所述归一化相关系数值判断所述拍摄图像中是否包含所述水印图案。

进一步地，所述的水印图案为灰度图像，大小为6a×64。

进一步地，所述的将所述水印图案嵌入到所述载体图像中的Lab颜色空间中，得到水印图像，包括：

获取RGB彩色的载体图像I_RGB，将所述载体图像I_RGB根据颜色空间转换公式转换到Lab颜色空间得到图像I_Lab，图像I_Lab的亮度、红色至绿色和黄色至蓝色三个通道分别表示为I_L、I_a和I_b，将中心对称图形的水印图案周期平铺至载体图像大小后，将水印图案W嵌入到I_a通道和/或I_b通道；

当将中心对称图形的水印图案W嵌入到I_a通道时，将水印图案W周期平铺成图像I_Lab大小得到W_peri，将周期平铺后的水印图像W_peri嵌入到I_Lab的I_a通道，得到I′_a；

I′_a(i，j)＝I_a(i，j)+α·NVF(i，j)·W_peri(i，j)+β·(1-NVF(i，j))·W_peri(i，j) (1)

其中，α和β分别是载体图像平滑区域和纹理区域的嵌入强度，范围是0到1，NVF是噪声可见函数，I′_a是嵌入水印后的I_a通道；

当将中心对称图形的水印图案W嵌入到I_b通道时，设将嵌入到I_Lab的I_b通道，得到I′_b；

结合I′_a和/或I′_b，以及亮度通道I_L，得到嵌入水印后的Lab彩色图像I′_Lab,根据颜色空间转换公式把I′_Lab转换到RGB彩色空间得到水印图像I′_RGB。

进一步地，所述的将所述拍摄图像转换到Lab颜色空间并进行逆几何变换得到水印估计图像，包括：

使用相机对所述打印图像进行拍摄，得到拍摄图像，对所述拍摄图像进行预处理，该预处理包括对所述拍摄图像进行边缘裁剪、缩小处理和调整对比度，将预处理后的图像转换到Lab颜色空间，得到水印估计图像

将水印估计图像用矩阵D来表示,对矩阵D求自卷积SConv_D：

其中，0≤s＜2M-1并且0≤t＜2N-1，M和N是矩阵D的行数和列数；

利用自卷积的局部峰值得到缩放系数s和旋转角度θ，将所述水印估计图像缩放到原来的1/s，旋转-θ度，得到几何校正后的水印估计图像。

进一步地，所述的从所述水印估计图像中定位和裁剪出和所述水印图案大小相同的图像块，计算所述图像块与所述水印图案之间的归一化相关系数值，根据所述归一化相关系数值判断所述拍摄图像中是否包含所述水印图案，包括：

利用自卷积的局部峰值在水平方向旋转的角度对所述水印估计图像进行旋转校正，从旋转校正后的水印估计图像中定位和裁剪出水印图案大小的图像块W′，计算出图像块W′与水印图案W之间的归一化相关系数值；

其中，

设定归一化相关系数值的阈值P，当所述归一化相关系数NC(W，W′)大于设定的阈值P，则确定提取的图像块W′为水印图案W，所述拍摄图像中包含水印图案W。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例的方法通过进行彩色空间变换，在Lab颜色空间两个彩色通道同时嵌入水印，并且水印图案先周期平铺后嵌入，保证在图像的所有区域都进行嵌入，开创性提出了利用周期图像自卷积进行逆几何变换的水印同步方法，实现了能从打印重拍的图像中提取水印的鲁棒水印技术。本发明中，水印图像视觉效果较好，与其他现有方案相比，水印检测速度较快且检测过程不需要任何人工参与。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种应用场景说明示意图(原图为彩色，灰度化后显示)。

图2为本发明实施例提供的一种抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法的处理流程图；

图3为本发明实施例提供的一种中心对称的水印图案示意图。

图4为本发明实施例提供的一种水印嵌入流程图示意图。

图5为本发明实施例提供的一种水印图案周期平铺示意图。

图6为本发明实施例提供的一种原始图像Lena示意图(原图为彩色，灰度化后显示)。

图7为本发明实施例提供的一种加水印后的图像Lena示意图(原图为彩色，灰度化后显示)。

图8为本发明实施例提供的一种水印提取流程图示意图。

图9为本发明实施例提供的一种手机捕获到的一帧图像示意图(原图为彩色，灰度化后显示)。

图10为本发明实施例提供的一种自卷积函数中的局部峰值示意图。

图11为本发明实施例提供的一种从含水印/不含水印图像中提取的水印与嵌入水印之间的NC值的分布示意图。

图12为本发明实施例提供的一种NC阈值选择示意图。

图13为本发明实施例提供的一种水印嵌入前后对比图(原图为彩色，灰度化后显示)。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明实施例提供的一种应用场景说明示意图，如图1所示，将水印嵌入到载体图像中获得水印图像(载体图像和水印图像都必须是彩色图像，图1所示为灰度化后的图像)。然后使用彩色打印机打印得到打印后的彩色水印图。如果读者想要了解更多关于图像的信息，可以在纸张上方放置智能手机并调用水印检测应用程序进行水印提取。检测应用程序对每一帧图像都进行水印提取操作，直到检测到水印。然后打开相关的网页查看更多信息或进行其他授权操作。

本发明实施例提供的一种抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法的处理流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤S21、设计中心对称图形的水印图案。

所述水印图案的设计步骤为：为了能够从拍摄的图像中提取到水印，将水印图案设计成中心对称图形，也就是说把水印图案旋转180度之后与原图完全相同。水印图案为灰度图像，大小为64×64。

图3为本发明实施例提供的一种中心对称的水印图案示意图，在实际的水印嵌入过程中，使用的是一个伪随机矩阵与其旋转180度后拼接起来的图像代替图3，目的是尽量保证水印图案的随机性。

步骤S22、向载体图像中嵌入水印。

所述向载体图像中嵌入水印步骤为：首先获得一张彩色的载体图像，然后将图像从RGB颜色空间转换到Lab颜色空间。Lab颜色空间中的三个图层分别是亮度层、红色至绿色层和黄色至蓝色层。将水印图案周期平铺至载体图像大小，嵌入到载体图像的Lab颜色空间。在Lab颜色空间进行嵌入的原因是，RGB通道的颜色经过打印后更容易丢失，并且视觉上噪声更加严重，而Lab的两个颜色通道属于色彩对比通道，打印过程虽然颜色发生了较大的改变，但是色彩的对比基本是不变的。

本发明实施例提供的一种水印嵌入的流程图如图4所示。首先获得一张RGB彩色的载体图像I_RGB，然后将RGB彩色图像根据颜色空间转换公式转换到CIE Lab颜色空间得到I_Lab，其亮度、红色至绿色和黄色至蓝色三个通道分别表示为I_L、I_a和I_b。将水印图案W周期平铺到载体图像大小得到W_peri，如果不能恰好平铺成载体图像大小，可以根据需要将W_peri的边缘进行裁剪。如图5为图3进行3×3平铺所得，实际平铺大小由载体图像大小决定。

在实际应用中，可以将水印图案嵌入到I_a通道和/或I_b通道，即可以分别嵌入到I_a通道或I_b通道，也可以嵌入到I_a通道和I_b通道，I_a通道和I_b通道两个彩色通道同时嵌入水印图案，既能更好地隐藏信息，又能保证一个颜色通道的信息丢失的情况下可以利用另一个通道的信息提取水印。水印的嵌入强度由与图像局部复杂度有关的噪声可见函数NVF和强度系数共同构成。本发明嵌入时采用的是加法嵌入且属于空域水印算法。

然后，根据公式(1)将周期平铺后的水印图像W_peri嵌入到I_Lab的I_a通道，得到I′_a。

I′_a(i，/)＝I_a(i，j)+α·NVF(i，j)·W_peri(i，j)+β·(1-NVF(i，j))·W_peri(i，j) (1)

其中，I_a是I_Lab的彩色通道a，α和β分别是载体图像平滑区域和纹理区域的嵌入强度，范围是0到1，NVF是噪声可见函数，W_peri是周期平铺后的水印图案，I′_a是嵌入水印后的a通道。类似地，还可以根据下面公式(2)将嵌入到I_Lab的I_b通道，得到I_′b。

其中，I_b是I_Lab的彩色通道b，I′_b是嵌入水印后的b通道。

结合I′_a和/或I′_b,以及载体图像的亮度通道I_L，得到嵌入水印后的Lab彩色图像I′_Lab,根据颜色空间转换公式，把I′_Lab转换到RGB彩色空间得到最终的水印图像I′_RGB。图6为嵌入前的彩色载体图像Lena灰度化后显示，图7为嵌入后含水印的彩色Lena图像灰度化后显示。

步骤S23、含水印图像彩色打印。

本发明所述含水印图像打印步骤包括：使用普通的彩色打印机打印将嵌入了水印的图像进行打印，得到打印图像。不需要特殊设置，但是黑白打印不可以。

步骤S24、水印信息的提取。

本发明实施例提供的一种水印信息提取流程图如图8所示。在实际应用中，本发明对手机等移动终端获得的每一帧图像都进行水印提取计算，直到正确提取出水印停止。具体地，分如下的四个步骤：

第一步，首先进行水印估计，使用移动终端中的相机或者其它拍摄设备对上述打印图像进行拍摄，得到拍摄图像。对拍摄图像进行预处理，包括对图像进行边缘裁剪和缩小处理，以减小图像大小、微调图像的对比度以增强水印所在通道的能量。对预处理后的图像转换到Lab颜色空间，通过公式计算得到水印估计图像。由于移动终端的计算资源有限，手机捕获的一帧图像很大，因此，对于图9(灰度化后显示，原图为彩色)所示的移动终端拍摄得到的一帧图像I，通过剪切和缩放减小图像大小。对图像I进行边缘裁剪只保留中间部分，再使用图像插值等方法分别将图像的长和宽缩小到原来的一半，目的是减少计算量，节约存储空间。接着微调图像的对比度，目的是增强a通道和b通道的能量。再将图像I转化到Lab颜色空间得到水印估计图像水印估计图像由下面公式(3)计算得到。

其中，和分别是I转化到Lab颜色空间后的a通道和b通道。由于嵌入的水印是周期平铺的，水印估计也看作具有周期性。

第二步，逆几何变换。由于移动终端采集图像时距离打印图像的远近不同，且与图像所呈的角度也是不确定的，因此，采集到的图像相当于水印图像经过了旋转和缩放攻击，信号同步(对齐)之前需要逆几何变换。所述本发明忽略打印图像的局部几何失真，并假设采集到的图像具有相同的缩放和旋转系数。本发明所述逆几何变换是先从水印估计图像的自卷积函数中找到局部峰值，利用局部峰值解出旋转和缩放系数，再进行逆运算得到几何校正后的水印估计图像。图10为本发明实施例提供的一种自卷积函数中的局部峰值示意图。

根据公式(4)对水印估计图像求自卷积，并利用自卷积的局部峰值得到缩放系数s和旋转角度θ，逆几何变换就是将缩放到原来的1/s，旋转-θ度。

将水印估计图像用矩阵D来表示,对矩阵D求自卷积SConv_D：

其中，0≤s＜2M-1并且0≤t＜2N-1，M和N是矩阵D的行数和列数。本发明中，是对水印估计图像求自卷积，也就是把当成公式(4)的矩阵D，计算得到SConv，由于嵌入的水印图像具有周期性，则水印提取端得到的水印估计图像也具有周期性。根据自相关的计算原理可知，对周期图像计算自相关得到的结果会产生局部峰值。

第三步，定位一个水印图案。仍然是利用第二步中自卷积的局部峰值，由于峰值的位置坐标与图像块W′的顶点坐标有一一对应的关系，因此可以根据嵌入的原始水印图案的大小，将水印估计图像缩放到原始大小；根据峰值在水平方向旋转的角度对水印估计图像进行旋转校正，进而从旋转校正后的水印估计图像中定位和裁剪出水印图案大小的图像块W′。该图像块可以看作从水印估计图像中提取到的受到了打印重拍攻击的水印图案，因此，与嵌入的水印图案具有相似性。

第四步，将提取的水印图案与嵌入的水印图案进行相似性度量。通过计算归一化相关系数判断是否提取到水印。将第三步中得到的块W′与嵌入的水印图案W作对比，根据公式(5)计算两者之间的归一化相关系数值。

其中，

图11为本发明实施例提供的一种从含水印/不含水印图像中提取的水印与嵌入水印归一化相关系数NC值的分布示意图。确定归一化相关系数值的阈值P，当上述归一化相关系数NC(W，W′)大于设定的阈值P，则确定提取的图像块W′为水印图案W，上述移动终端拍摄的图像I中包含水印图案W。

实验结果：

为了有效说明本发明的性能，下面利用附图和表格对实验结果进行展示和分析，以此证明本发明具有优良的性能。

实验分为两个部分，第一部分，首先给出了嵌入前后几组对比图并计算了PSNR值，图13为本发明实施例提供的一种水印嵌入前后对比图，嵌入前后均为彩色图像，图示为灰度化后显示。为了保证图像的视觉质量，同时打印后的能够检测到水印并且检测效果较好，上述强度参数α和β都设置为0.03，从图13可以看到，使用本发明的嵌入方式，五组图的PSNR基本都在30dB左右，从视觉上没有明显的噪声，不影响图像的使用。大量嵌入实验表明，应用本发明提出的方案，其他任意图像的嵌入效果也基本稳定在30dB并且检测效果良好，该嵌入方法具有普遍的适用性。

第二部分，测试图像集并选择合适的阈值。图像集是由拍摄的241张含有水印的打印图像和215张拍摄的不含水印的图像组成。从这456张图像中提取水印，本发明实施例提供的一种从含水印/不含水印图像中提取的水印与嵌入水印之间的NC值的分布示意图如图11所示。从图11中可以看出，在不含水印的图像中，NC值都不超过0.1(图中圆点)，含水印的图像的NC值在0到0.8范围都有分布(图中十字)，主要原因是打印拍摄过程存在严重失真，使得从一部分图像中难以正确提取水印，但是水印检测并不依赖于一张图像，如果检测不到水印，会自动读取下一帧重新进行检测。为了保证水印图中检测效果并且在不含水印的图像中降低虚警率，需要恰当的选取NC的阈值。如图12为阈值选择示意图。图中横坐标为NC的阈值选取，实线表示不含水印图像的虚警率，虚线表示含水印图像的检测率，从图中可以看到，当NC阈值为0.09时，虚警率是0，检测率为0.83。在实际应用中，为了保证较低的虚警率，选择NC的阈值为0.13，此时检测率为0.79。在实验中，每帧图像的水印检测时间在5秒钟以内，连续检测两帧图像的检测率可以达到0.96，能够实现较高的检测率和检测效率。

综上所述，本发明实施例的方法通过进行彩色空间变换，在Lab颜色空间两个彩色通道同时嵌入水印，并且水印图案先周期平铺后嵌入，保证在图像的所有区域都进行嵌入，开创性提出了利用周期图像自卷积进行逆几何变换的水印同步方法，实现了能从打印重拍的图像中提取水印的鲁棒水印技术。本发明中，水印图像视觉效果较好，与其他现有方案相比，水印检测速度较快且检测过程不需要任何人工参与。

本发明可以实现从打印重拍的图像中提取到水印信息，并且有效提高了水印图像的视觉质量，减少了水印提取的耗时。本发明所述方案中，图像不经过打印，而是直接利用在显示设备上显示，也可以通过同样的方法提取。且本发明所述方案不限于水印图像的打印重获攻击，对于一般的噪声、压缩、几何变换等其他攻击也同样适用。本发明所述水印逆几何变换的信号同步方法，不限于图像这一种信号形式，音频、视频中也同样使用该信号同步方案。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种抵抗打印和重拍的盲数字图像水印方法，其特征在于，包括：

设计中心对称图形的水印图案；

将所述水印图案嵌入到载体图像中的Lab颜色空间中，得到水印图像；

使用彩色打印机对所述水印图像进行打印，得到打印图像；

使用相机对所述打印图像进行拍摄，得到拍摄图像，将所述拍摄图像转换到Lab颜色空间并进行逆几何变换得到水印估计图像，从所述水印估计图像中定位和裁剪出和所述水印图案大小相同的图像块，计算所述图像块与所述水印图案之间的归一化相关系数值，根据所述归一化相关系数值判断所述拍摄图像中是否包含所述水印图案。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的水印图案为灰度图像，大小为64×64。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的将所述水印图案嵌入到所述载体图像中的Lab颜色空间中，得到水印图像，包括：

获取RGB彩色的载体图像I_RGB，将所述载体图像I_RGB根据颜色空间转换公式转换到Lab颜色空间得到图像I_Lab，图像I_Lab的亮度、红色至绿色和黄色至蓝色三个通道分别表示为I_L、I_a和I_b，将中心对称图形的水印图案周期平铺至载体图像大小后，将水印图案W嵌入到I_a通道和/或I_b通道；

当将中心对称图形的水印图案W嵌入到I_a通道时，将水印图案W周期平铺成图像I_Lab大小得到W_peri，将周期平铺后的水印图像W_peri嵌入到I_Lab的I_a通道，得到I′_a；

I′_a(i，j)＝I_a(i，j)+α·NVF(i，j)·W_peri(i，j)+β·(1-NVF(i，j))·W_peri(i，j) (1)

其中，α和β分别是载体图像平滑区域和纹理区域的嵌入强度，范围是0到1，NVF是噪声可见函数，I′_a是嵌入水印后的I_a通道；

当将中心对称图形的水印图案W嵌入到I_b通道时，设将嵌入到I_Lab的I_b通道，得到I′_b；

结合I′_a和/或I′_b，以及亮度通道I_L，得到嵌入水印后的Lab彩色图像I′_Lab,根据颜色空间转换公式把I′_Lab转换到RGB彩色空间得到水印图像I′_RGB。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的将所述拍摄图像转换到Lab颜色空间并进行逆几何变换得到水印估计图像，包括：

使用相机对所述打印图像进行拍摄，得到拍摄图像，对所述拍摄图像进行预处理，该预处理包括对所述拍摄图像进行边缘裁剪、缩小处理和调整对比度，将预处理后的图像转换到Lab颜色空间，得到水印估计图像

将水印估计图像用矩阵D来表示,对矩阵D求自卷积SConv_D：

其中，0≤s＜2M-1并且0≤t＜2N-1，M和N是矩阵D的行数和列数；

利用自卷积的局部峰值得到缩放系数s和旋转角度θ，将所述水印估计图像缩放到原来的1/s，旋转-θ度，得到几何校正后的水印估计图像。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的从所述水印估计图像中定位和裁剪出和所述水印图案大小相同的图像块，计算所述图像块与所述水印图案之间的归一化相关系数值，根据所述归一化相关系数值判断所述拍摄图像中是否包含所述水印图案，包括：

利用自卷积的局部峰值在水平方向旋转的角度对所述水印估计图像进行旋转校正，从旋转校正后的水印估计图像中定位和裁剪出水印图案大小的图像块W′，计算出图像块W′与水印图案W之间的归一化相关系数值；

其中，

设定归一化相关系数值的阈值P，当所述归一化相关系数NC(W，W′)大于设定的阈值P，则确定提取的图像块W′为水印图案W，所述拍摄图像中包含水印图案W。