CN110111231B - 水印嵌入方法、装置、设备及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水印嵌入方法，包括步骤：获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形；根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形；将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层；将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠。本发明还公开了一种水印嵌入装置、设备及计算机可读存储介质，能有效提高水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

Description

水印嵌入方法、装置、设备及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及数字水印技术领域，尤其涉及一种水印嵌入方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着信息技术的发展与进步，多媒体信息交流达到了前所未有的深度和广度，但这也带来了多媒体文件侵权、非法复制和传播等问题，因此，如何保护多媒体文件版权已受到人们的高度重视，而水印嵌入技术作为多媒体文件版权保护的重要手段,对促进信息技术的发展起到了重要作用。

目前，多媒体文件嵌入的数字水印类型包括隐形水印和明文水印，通过将隐形水印或明文水印以指定的排列方式添加到多媒体文件中，以实现多媒体文件的水印嵌入。

发明人在实施本发明的过程中发现，在现有技术中，当多媒体文件嵌入的数字水印类型为隐形水印时，难以从破解者对该多媒体文件进行翻拍得到的照片中还原出水印信息，隐形水印对翻拍攻击的抵抗能力低。而当多媒体文件添加的数字水印类型为明文水印时，由于明文水印通常是水平、垂直或斜着排放密文，规律性强，破解者从特定的角度对该多媒体文件进行翻拍，即可避开水印区域，此外，即使该多媒体文件的截图或翻拍的照片中包含明文水印，一旦破解者对其截图或照片进行放大、缩小、扭曲或切割等几何攻击，即可破坏截图或照片中的水印，导致水印信息无法被准确还原，明文水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力低。

发明内容

本发明实施例提供一种水印嵌入方法、装置、设备及计算机可读存储介质，能有效提高水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种水印嵌入方法，包括步骤：

获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形；

根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形；

将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层；

将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠。

作为上述方案的改进，所述基础水印图形根据预设半径生成。

作为上述方案的改进，所述密文信息通过如下步骤生成：

获取用户预设的明文信息；

将所述明文信息转换为二进制数据，以作为所述密文信息。

作为上述方案的改进，所述根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形，包括步骤：

基于预置对应关系，根据所述密文信息对图形元素进行组合，得到图形密文；其中，所述预置对应关系为所述密文信息中的每个字符与每一图形元素的对应关系；

根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形。

作为上述方案的改进，所述根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形，具体为：

采用深度优先搜索策略，根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形。

作为上述方案的改进，所述预设规则为任意两个相邻的水印图形相切。

作为上述方案的改进，所述将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠后，还包括步骤：

获取所述水印图层的设定参数；

根据所述设定参数，调整所述水印图层的属性参数。

本发明实施例还提供了一种水印嵌入装置，包括：

获取模块，用于获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形；

水印图形生成模块，用于根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形；

水印图层生成模块，用于将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层；

嵌入模块，用于将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠。

本发明实施例还提供了一种水印嵌入设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的水印嵌入方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述任一项所述的水印嵌入方法。

与现有技术相比，本发明公开的水印嵌入方法、装置、设备及计算机可读存储介质，通过根据获取到的预先生成的密文信息对获取到的预先生成的雪花状图形进行填充，得到水印图形，将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层，进而将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠，以实现水印嵌入。由于所述雪花状图形的图形特点为从中心点向四周辐射线段，且每一雪花状图形的线段均填充了密文信息，使得水印在受到翻拍攻击或几何攻击后，至少保留一条清晰的含有密文信息的辐射线段，能有效提高水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的一种水印嵌入方法的流程示意图。

图2是本发明一实施例提供的一种雪花状图形的结构示意图。

图3是本发明一实施例提供的一种实现水印嵌入的效果示意图。

图4是本发明一实施例提供的一种水印嵌入装置的结构示意图。

图5是本发明一实施例提供的一种水印嵌入设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明一实施例提供的一种水印嵌入方法的流程示意图。该方法可以由移动设备执行，执行该互动方法的移动设备可以为智能手机、平板电脑、台式电脑或笔记本电脑等，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，均不影响本发明可取得的有益效果。该水印嵌入方法包括步骤：

S110、获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形。

需要说明的是，可以是通过沿中心点向周围辐射多条特定长度的线段，再以每条线段的特定位置作为起点，分别向左右辐射以特定角度辐射另一特定长度的线段，以此类推，不断地向外辐射线段，最终生成雪花状图形，以作为基础水印图形。如图2所示，是本发明实施例提供的一种雪花状图形的结构示意图。

进一步地，所述基础水印图形根据预设半径生成。所述预设半径可以是由用户自行设定，也可以是根据文件内容的特点设定，均不影响本发明的有益效果。例如，当文件内容是2号字体的文字时，则根据文件内容的特点设定预设半径为5厘米。可以理解地，以所述预设半径为由用户自行设定为例，所述基础水印图形可以是根据由用户自行设定的预设半径，沿中心点向周围辐射多条预设半径长度的线段，进而进一步生成雪花状图形，以作为基础水印图形。在实际应用中，可以通过减小预设半径，从而避免出现破解者对嵌入水印的文件进行截图或翻拍而得到的图片不被密文覆盖的情况，进一步提高了水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

需要说明的是，可以是采用加密算法将用户预设的明文信息进行转换，以生成所述密文信息。可以理解地，所述明文信息可以是文字，也可以是各种进制的数据或是其他形式的数据，均不影响本发明的有益效果。所述密文信息可以是文本，也可以是各种进制的数据或是其他形式的数据，均不影响本发明的有益效果。

进一步地，所述密文信息通过如下步骤生成：

获取用户预设的明文信息；

将所述明文信息转换为二进制数据，以作为所述密文信息。

以所述明文信息为十进制数据为例，可以是采用十进制转二进制算法将获取到的用户预设的十进制数据转换为二进制数据，以作为所述密文信息。

S120、根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形。

以所述密文信息为二进制数据为例，可以是将所述二进制数据填充至所述雪花状图形的每一辐射线段上作为密文段，以得到水印图形。需要说明的是，所述雪花状图形的每一辐射线段上至少携带一个完整的密文信息。

进一步地，所述根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形，包括步骤：

基于预置对应关系，根据所述密文信息对图形元素进行组合，得到图形密文；其中，所述预置对应关系为所述密文信息中的每个字符与每一图形元素的对应关系；

根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形。

需要说明的是，所述图形元素不限形状、样式、大小和颜色，可以是根据所述密文信息的数据形式设置相应的预置对应关系，在所述预置对应关系中，可以是所述密文信息中的单个字符对应一个图形元素。以所述密文信息为二进制数据“011”为例，在所述预置对应关系中，可以是密文信息中的“0”对应图形元素中的“·”，密文信息中的“1”对应图形元素中的“-”，基于预置对应关系，根据二进制数据“011”对图形元素进行组合，得到图形元素组合“·--”，以作为图形密文，将所述图形密文填充至所述雪花状图形的每一辐射线段上作为密文段，以得到水印图形。通过根据由图形元素组合得到的图形密文填充所述基础水印图形，以得到已填充密文的水印图形，使得水印在受到翻拍攻击或几何攻击后，便于确认并且分辨出密文信息，进一步提高了水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

进一步地，所述根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形，具体为：

采用深度优先搜索策略，根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形。

以所述图形密文为图形元素组合“·--”为例，可以是采用深度优先搜索策略，从雪花状图形的左上角开始，以从左往右从上往下的顺序搜索该雪花状图形的所有辐射线段，并依次用图形元素组合“·--”填充搜索到的辐射线段作为密文段，以得到水印图形。

S130、将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层。

可以理解地，可以是将所述水印图形按预设的N*M排列规则进行排列，N和M取值大于2，也可以是将所述水印图形按任意两个相邻的水印图形相切的规则或是其他排列规则进行排列，以生成所述水印图层，均不影响本发明的有益效果。需要说明的是，无论将所述水印图形以何种预设规则进行排列，都需要保证任意两个相邻水印图形之间的距离尽可能小，并且水印图形的数量尽可能的多，以减少水印图层中不含密文的空白区域，避免出现破解者对嵌入水印的文件进行截图或翻拍而得到的图片不被密文覆盖的情况，从而提高水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

优选地，所述预设规则为任意两个相邻的水印图形相切。

可以理解地，可以是将所述水印图形按任意两个相邻的水印图形相切的规则进行排列，以减少水印图层中不含密文的空白区域，避免出现破解者对嵌入水印的文件进行截图或翻拍而得到的图片不被密文覆盖的情况，进一步提高了水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

S140、将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠。

具体地，如图3所示，可以是将所述水印图层置于待嵌入水印的文件的文字信息下方，使得所述水印图层和文件重叠呈现，以完成水印嵌入。由于所述水印图层置于待嵌入水印的文件下方，当破解者需要以截图或翻拍的手段盗取文件中的信息的同时，必然会保留水印图形的信息，保证了水印图形的可读性，以便于后续进行追溯，并且同时还降低了水印图形对于阅读文件时造成的干扰。

本发明实施例公开的水印嵌入方法，通过根据获取到的预先生成的密文信息对获取到的预先生成的雪花状图形进行填充，得到水印图形，将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层，进而将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠，以实现水印嵌入。由于所述雪花状图形的图形特点为从中心点向四周辐射线段，且每一雪花状图形的线段均填充了密文信息，使得水印在受到翻拍攻击或几何攻击后，至少保留一条清晰的含有密文信息的辐射线段，能有效提高水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

在本发明的另一优选实施例中，所述将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠后，还包括步骤：

获取所述水印图层的设定参数；

根据所述设定参数，调整所述水印图层的属性参数。

需要说明的是，在未进行水印图层的属性参数调整前，所述水印图层的属性参数为默认参数，所述默认参数可以根据实际情况进行设定，均不影响本发明的有益效果。在实际应用中，所述水印图层的设定参数由用户设定，所述水印图层的设定参数可以是透明度参数，也可以是水印颜色参数，还可以是上述两个参数的组合或是其他参数，均不影响本发明的有益效果。以所述水印图层的设定参数为透明度参数为例，可以是根据获取到的用户设定的所述水印图层的透明度参数，调整所述水印图层的透明度，以降低阅读文件时水印造成的干扰。

参见图4，为本发明实施例提供的一种水印嵌入装置20的结构示意图，所述装置包括：

获取模块21，用于获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形；

水印图形生成模块22，用于根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形；

水印图层生成模块23，用于将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层；

嵌入模块24，用于将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠。

所述水印嵌入装置20的工作过程如上述实施例所述的水印嵌入方法，在此不作赘述。

本发明实施例公开的水印嵌入装置，通过根据获取到的预先生成的密文信息对获取到的预先生成的雪花状图形进行填充，得到水印图形，将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层，进而将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠，以实现水印嵌入。由于所述雪花状图形的图形特点为从中心点向四周辐射线段，且每一雪花状图形的线段均填充了密文信息，使得水印在受到翻拍攻击或几何攻击后，至少保留一条清晰的含有密文信息的辐射线段，能有效提高水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

参见图5，本发明一实施例还提供了一种水印嵌入设备30，包括处理器31、存储器32以及存储在所述存储器32中且被配置为由所述处理器31执行的计算机程序，所述处理器31执行所述计算机程序时实现如上任一实施例所述的水印嵌入方法。或者，所述处理器31执行所述计算机程序时实现水印嵌入装置20中各模块的功能。

本发明一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上任一实施例所述的水印嵌入方法。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器32中，并由所述处理器31执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述水印嵌入设备30中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成获取模块、水印图形生成模块、水印图层生成模块和嵌入模块，各模块具体功能如下：获取模块，用于获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形；水印图形生成模块，用于根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形；水印图层生成模块，用于将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层；嵌入模块，用于将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠。

所述水印嵌入设备30可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述水印嵌入设备30可包括，但不仅限于，处理器31、存储器32。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是水印嵌入设备30的示例，并不构成对水印嵌入设备30的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述水印嵌入设备30还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器31可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器31是所述水印嵌入设备30的控制中心，利用各种接口和线路连接整个水印嵌入设备30的各个部分。

所述存储器32可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述水印嵌入设备30的各种功能。所述存储器32可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述水印嵌入设备30集成的模块/单元如果以软件功能单元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。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需说明的是，以上所描述的装置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。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。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。

本发明实施例公开的水印嵌入设备及计算机可读存储介质，通过根据获取到的预先生成的密文信息对获取到的预先生成的雪花状图形进行填充，得到水印图形，将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层，进而将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠，以实现水印嵌入。由于所述雪花状图形的图形特点为从中心点向四周辐射线段，且每一雪花状图形的线段均填充了密文信息，使得水印在受到翻拍攻击或几何攻击后，至少保留一条清晰的含有密文信息的辐射线段，能有效提高水印对几何攻击和翻拍攻击的抵抗能力，使得水印在经过几何攻击或翻拍攻击后仍可高精度还原水印信息。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种水印嵌入方法，其特征在于，包括步骤：

获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形；

根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形；

将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层；

将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠；

所述密文信息通过如下步骤生成：

获取用户预设的明文信息；

将所述明文信息转换为二进制数据，以作为所述密文信息；

其中，通过沿中心点向周围辐射多条特定长度的线段，再以每条线段的特定位置作为起点，分别向左右辐射以特定角度辐射另一特定长度的线段，以此类推，不断地向外辐射线段，最终生成雪花状图形，以作为基础水印图形；将所述二进制数据填充至所述雪花状图形的每一辐射线段上作为密文段，以得到水印图形，所述雪花状图形的每一辐射线段上至少携带一个完整的密文信息。

2.如权利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述基础水印图形根据预设半径生成。

3.如权利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形，包括步骤：

基于预置对应关系，根据所述密文信息对图形元素进行组合，得到图形密文；其中，所述预置对应关系为所述密文信息中的每个字符与每一图形元素的对应关系；

根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形。

4.如权利要求3所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形，具体为：

采用深度优先搜索策略，根据所述图形密文对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形。

5.如权利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述预设规则为任意两个相邻的水印图形相切。

6.如权利要求1所述的水印嵌入方法，其特征在于，所述将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠后，还包括步骤：

获取所述水印图层的设定参数；

根据所述设定参数，调整所述水印图层的属性参数。

7.一种水印嵌入装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取预先生成的基础水印图形和预先生成的密文信息；其中，所述基础水印图形为雪花状图形；

水印图形生成模块，用于根据所述密文信息对所述基础水印图形进行填充，得到水印图形；

水印图层生成模块，用于将所述水印图形按预设规则进行排列，生成水印图层；

嵌入模块，用于将所述水印图层和待嵌入水印的文件进行重叠；

所述密文信息通过如下步骤生成：

获取用户预设的明文信息；

将所述明文信息转换为二进制数据，以作为所述密文信息；

其中，通过沿中心点向周围辐射多条特定长度的线段，再以每条线段的特定位置作为起点，分别向左右辐射以特定角度辐射另一特定长度的线段，以此类推，不断地向外辐射线段，最终生成雪花状图形，以作为基础水印图形；将所述二进制数据填充至所述雪花状图形的每一辐射线段上作为密文段，以得到水印图形，所述雪花状图形的每一辐射线段上至少携带一个完整的密文信息。

8.一种水印嵌入设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6所述的水印嵌入方法。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至6所述的水印嵌入方法。

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