CN111784556A - 在图像中添加数字水印的方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及人工智能,提供一种在图像中添加数字水印的方法、装置、终端及存储介质,包括:获取要添加数字水印的原始图像及数字水印信息;对原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像;对其中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;对数字水印信息进行编码得到编码图像;对编码图像进行置乱处理得到置乱图像;对置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;将第一频域图像和第二频域图像进行图像融合;根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。本发明在频域上添加水印,隐匿性更强,抗攻击性更高,且通过对数字水印信息进行编码和置乱,能够保护水印信息。此外,本发明还涉及区块链技术,所述数字水印信息可从区块链中获取。
Description
技术领域
本发明涉及人工智能中的图像处理技术领域,具体涉及一种在图像中添加数字水印的方法、装置、终端及存储介质。
背景技术
信息网络技术的迅速发展,促进了数字图像水印技术的不断创新,使数字水印技术的应用领域越来越广泛。现有业内较为成熟的图像水印技术多为可感知水印,这是一种可以看得见的水印,就像插入或覆盖在图像上的标识。它与可视纸上的水印相似,这类水印一般选用较淡或半透明图案,主要应用于标识那些可在图像数据库中得到的,或在互联网上得到的图像的预览,以防止这些图像被作为商业用途。但随着科技的发展,这种可感知的物理水印对抗性上的鲁棒性逐渐下降,单一的可感知水印在保护数字媒体的知识产权的效果逐渐变差。
发明内容
鉴于以上内容,有必要提出一种在图像中添加数字水印的方法、装置、终端及存储介质,通过在频域上添加水印隐匿性更强,抗攻击性更高,且能保护水印信息。
本发明的第一方面提供一种在图像中添加数字水印的方法,所述方法包括:
获取要添加数字水印的原始图像及数字水印信息;
对所述原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像;
对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;
对所述数字水印信息进行编码得到编码图像;
对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像;
对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;
将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合;
根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。
根据本发明的一个可选的实施例,所述对所述数字水印信息进行编码得到编码图像包括:
将所述数字水印信息转换为N*N的二维码图像;
对所述二维码图像进行随机序列编码得到编码图像。
根据本发明的一个可选的实施例,所述对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像包括:
获取所述编码图像中的每一个像素点的横坐标和纵坐标;
采用像素变换模型计算所述横坐标得到新的横坐标及计算所述纵坐标得到新的纵坐标,其中,所述像素变换模型为x和y分别为置乱变换前的像素点的横坐标和纵坐标,x′和y′分别为置乱变换后的像素点的横坐标和纵坐标,mod为求余函数,W为所述编码图像的宽度;
根据所述新的横坐标和所述新的纵坐标得到候选置乱图像;
采用所述像素变换模型对所述候选置乱图像迭代计算得到新的候选置乱图像;
判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件;
当所述新的候选置乱图像满足迭代计算结束条件时,将满足迭代计算结束条件对应的候选置乱图像作为目标置乱图像。
根据本发明的一个可选的实施例,所述判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件包括:
计算所述编码图像与每次迭代计算得到的候选置乱图像之间的相似度;
判断第K次的相似度是否小于第(K-1)次的相似度,且判断所述第K次的相似度是否小于第(K+1)次的相似度;
当确定第K次的相似度小于第(K-1)次的相似度,且第K次的相似度小于第(K+1)次的相似度时,确定第K次迭代计算得到的候选置乱图像满足迭代计算结束条件。
根据本发明的一个可选的实施例,所述将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合包括:
计算所述原始图像的每个颜色通道的标准差;
选择标准差最小的通道作为目标通道;
将所述目标通道对应的第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合。
根据本发明的一个可选的实施例,所述根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像包括:
对所述融合后的图像进行傅里叶逆变换;
对经过傅里叶逆变换后的图像进行离散小波逆变换得到目标图像,所述目标图像存储于区块链节点中。
根据本发明的一个可选的实施例,所述方法还包括:
将所述原始图像、所述数字水印信息、所述编码图像及所述目标图像进行关联存储在数据库;
当接收到提取待处理图像中的水印的指令时,匹配出与所述待处理图像相同的目标图像;
获取与所述目标图像关联的数字水印信息。
本发明的第二方面提供一种在图像中添加数字水印的装置,所述装置包括:
获取模块,用于获取要添加数字水印的原始图像及数字水印信息;
小波变换模块,用于对所述原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像;
第一傅里叶变换模块,用于对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;
编码模块,用于对所述数字水印信息进行编码得到编码图像;
置乱模块,用于对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像;
第二傅里叶变换模块,用于对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;
图像融合模块,用于将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合;
生成模块,用于根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。
本发明的第三方面提供一种终端,所述终端包括处理器,所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现所述在图像中添加数字水印的方法。
本发明的第四方面提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现所述在图像中添加数字水印的方法。
综上所述,本发明所述的在图像中添加数字水印的方法、装置、终端及存储介质,对要添加数字水印的原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像并对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;对数字水印信息进行编码得到编码图像并对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像,再对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;最后将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合,并根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。相较于现有技术中在空间域中将数字水印信息叠加在原始图像上,本案通过在频域上添加水印隐匿性更强,抗攻击性更高。另外,通过对数字水印信息进行编码和置乱,再进行水印的添加,使得后续即使水印图像被破解,提取到的水印信息也是乱码,保护了水印信息。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的在图像中添加数字水印的方法的流程图。
图2是本发明实施例二提供的在图像中添加数字水印的装置的结构图。
图3是本发明实施例三提供的终端的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。
图1是本发明实施例一提供的在图像中添加数字水印的方法的流程图。所述在图像中添加数字水印的方法应用于终端中,具体包括以下步骤,根据不同的需求,该流程图中步骤的顺序可以改变,某些可以省略。
S11,获取要添加数字水印的原始图像及数字水印信息。
用户事先准备好数字水印信息及需要添加所述数字水印信息的原始图像,并将准备好的原始图像及数字水印信息发送给终端。
用户可以通过终端提供的人机交互界面上传所述原始图像及数字水印信息,也可以通过其他设备,例如,客户端设备,发送所述原始图像及数字水印信息至终端。
S12,对所述原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像。
终端中存储有离散小波变换算法,例如,一维离散小波变换算法,或者二维离散小波变换算法。
通过调用离散小波变换算法对原始图像进行离散小波变换得到4个子带图像,分别是LL子带图像,LH子带图像、HL子带图像及HH子带图像。
S13,对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像。
由于LL子带图像集中了原始图像的主要能量,其抗外在干扰的稳定性较好,因而终端只需调用傅里叶变换算法对LL子带图像进行傅里叶变换,实现了将原始图像由空间域转换为频域的目的。
S14,对所述数字水印信息进行编码得到编码图像。
由于数字水印信息为一些字符信息,直接将数字水印信息添加到原始图像上得到的图像鲁棒性差,在受到多角度旋转、剪切等几何攻击,或者印刷、打印、扫描等攻击后,无法提取出完整的水印信息。
通过将数字水印信息按照预定的编码格式进行编码得到编码图像,再将编码图像添加到原始图像上,能够实现零水印的效果,使得添加编码图像后的图像在受到几何攻击等攻击后,仍然能够从中提取出完整的数字水印信息。
在一个可选的实施例中,所述对所述数字水印信息进行编码得到编码图像包括:
S141,将所述数字水印信息转换为N*N的二维码图像;
S142,对所述二维码图像进行随机序列编码得到编码图像。
本实施例中,生成N*N的编码图像,便于后续从编码图像中还原出数字水印信息,其中,N为大于1的正常数。
将数字水印信息转换为N*N的二维码图像为现有技术,本发明在此不再详细阐述。
S15,对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像。
终端中预先存储有像素变换模型,调用像素变换模型对所述编码图像中的部分或者全部像素进行变换处理得到置乱图像,编码图像进行置乱处理得到的置乱图像中的像素之间的相关性降低,呈现出无规律的特点,从而达到加密的目的,使数字水印信息的内容得到保护。
在一个可选的实施例中,所述对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像包括:
S151,获取所述编码图像中的每一个像素点的横坐标和纵坐标;
S152,采用像素变换模型计算所述横坐标得到新的横坐标及计算所述纵坐标得到新的纵坐标,其中,所述像素变换模型为x和y分别为置乱变换前的像素点的横坐标和纵坐标,x′和y′分别为置乱变换后的像素点的横坐标和纵坐标;
S153,根据所述新的横坐标和所述新的纵坐标得到候选置乱图像;
S154,采用所述像素变换模型对所述候选置乱图像迭代计算得到新的候选置乱图像;
S155,判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件;
S156,当所述新的候选置乱图像满足迭代计算结束条件时,将满足迭代计算结束条件对应的候选置乱图像作为目标置乱图像。
该可选的实施例中,mod为求余函数,用于返回两数相除的余数,W为所述编码图像的宽度,W可以为N。
对于编码图像中的每一个像素采用上述公式进行多次变换,并设置迭代计算结束条件,使得对编码图像中的像素进行迭代变换能够自动执行。
通过像素变换模型对编码图像中的像素进行水平变换和垂直变换,打乱了编码图像的信息,增强了对水印信息的保密性,即使破译者获得了水印信息,得到的也是没有任何意义的乱码,数字水印信息的拥有者方能恢复出置乱的水印。
在一个可选的实施例中,所述判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件包括:
计算所述编码图像与每次迭代计算得到的候选置乱图像之间的相似度;
判断第K次的相似度是否小于第(K-1)次的相似度,且判断所述第K次的相似度是否小于第(K+1)次的相似度;
当确定第K次的相似度小于第(K-1)次的相似度,且第K次的相似度小于第(K+1)次的相似度时,确定第K次迭代计算得到的候选置乱图像满足迭代计算结束条件。
每轮次对所述编码图像进行置乱处理后,计算编码图像与置乱处理得到的候选置乱图像之间的相似度,根据相似度确定是否继续执行置乱处理的操作。
示例性的,假设第6次对所述编码图像进行置乱处理得到的候选置乱图像与编码图像之间的相似度为40,第7次对所述编码图像进行置乱处理得到的候选置乱图像与编码图像之间的相似度为30,第8次对所述编码图像进行置乱处理得到的候选置乱图像与编码图像之间的相似度为36,则确定第7次迭代计算得到的候选置乱图像满足迭代计算结束条件。
该可选的实施例中,对编码图像变换的越多,得到的置乱图像越看不出编码图像的信息,但为了避免对编码图像的过度变换,可以预先设置迭代计算结束条件,当满足了迭代计算结束条件时,结束对编码图像的变换,此时得到的置乱图像与编码图像的相似度最小。
S16,对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像。
终端调用傅里叶变换算法对所述置乱图像进行傅里叶变换,实现将置乱图像由空间域变换到频域的目的,便于在频域中将置乱图像添加到第一频域图像中,从而实现在数字图像中添加水印的功能。
S17,将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合。
将原始图像由空间域变换到频域得到第一频域图像,将数字水印信息经过编码和置乱处理后由空间域变换到频域得到第二频域图像,在频域中将两个频域图像进行图像融合成一张图像。
在一个可选的实施例中,所述将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合包括:
S171,计算所述原始图像的每个颜色通道的标准差;
S172,选择标准差最小的通道作为目标通道;
S173,将所述目标通道对应的第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合。
该可选的实施例中,无论原始图像的颜色空间为RGB颜色空间还是HSV颜色空间,或是YCbCr、YUV颜色空间,只需要计算每个颜色通道的标准差,颜色通道的标准差越小,表明像素值分布越集中,经离散小波变换后的高频分量越少,对视觉影响越小,在进行水印嵌入后对原始图像的影响也越小。
S18,根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。
对所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合得到融合后的图像属于频域空间,因而需要对频域空间中的融合后的图像进行进一步处理,变换到空间域中,最终生成嵌入有数字水印信息的目标图像。
本实施例中,对要添加数字水印的原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像并对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;对数字水印信息进行编码得到编码图像并对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像,再对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;最后将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合,并根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。相较于现有技术中在空间域中将数字水印信息叠加在原始图像上,本案通过在频域上添加水印隐匿性更强,抗攻击性更高。另外,通过对数字水印信息进行编码和置乱,再进行水印的添加,使得后续即使水印图像被破解,提取到的水印信息也是乱码,保护了水印信息。
在一个可选的实施例中,所述根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像包括:
S181,对所述融合后的图像进行傅里叶逆变换;
S182,对经过傅里叶逆变换后的图像进行离散小波逆变换得到目标图像。
该可选的实施例中,图像融合为现有技术。
由于融合后的图像还在频域中,因此执行傅里叶逆变换,将融合后的图像变换到空间域,再执行离散小波逆变换,即可得到目标图像。保证了目标图像与原始图像的信息相同,且肉眼无法看到添加了水印信息,实现了零水印的效果。
在一个可选的实施例中,所述方法还包括:
将所述原始图像、所述数字水印信息、所述编码图像及所述目标图像进行关联存储在数据库;
当接收到提取待处理图像中的水印的指令时,匹配出与所述待处理图像相同的目标图像;
获取与所述目标图像关联的数字水印信息。
该可选的实施例中,将原始图像、数字水印信息、编码图像及目标图像进行关联存储,便于后续接收到水印提取的指令时,只需要从数据库中匹配出与待处理图像相同的目标图像(例如,先提取待处理图像和目标图像的特征矩阵,根据特征矩阵判断是否为相同的图像),即可快速的提取出数字水印信息,而不需对待处理图像进行小波变换、傅里叶变换等操作,提取数字水印信息的效率高。
需要强调的是,为进一步保证上述数字水印信息和目标图像的私密和安全性,上述数字水印信息和目标图像还可以存储于一区块链的节点中。
本发明所指区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链(Blockchain),本质上是一个去中心化的数据库,是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了一批次网络交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。区块链可以包括区块链底层平台、平台产品服务层以及应用服务层等。
图2是本发明实施例二提供的在图像中添加数字水印的装置的结构图。
在一些实施例中,所述在图像中添加数字水印的装置20可以包括多个由计算机程序段所组成的功能模块。所述在图像中添加数字水印的装置20中的各个程序段的计算机程序可以存储于终端的存储器中,并由所述至少一个处理器所执行,以执行(详见图1描述)在图像中添加数字水印的功能。
本实施例中,所述在图像中添加数字水印的装置20根据其所执行的功能,可以被划分为多个功能模块。所述功能模块可以包括:获取模块201、小波变换模块202、第一傅里叶变换模块203、编码模块204、置乱模块205、第二傅里叶变换模块206、图像融合模块207、生成模块208、关联存储模块209及水印匹配模块210。本发明所称的模块是指一种能够被至少一个处理器所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段,其存储在存储器中。在本实施例中,关于各模块的功能将在后续的实施例中详述。
所述获取模块201,用于获取要添加数字水印的原始图像及数字水印信息。
用户事先准备好数字水印信息及需要添加所述数字水印信息的原始图像,并将准备好的原始图像及数字水印信息发送给终端。
用户可以通过终端提供的人机交互界面上传所述原始图像及数字水印信息,也可以通过其他设备,例如,客户端设备,发送所述原始图像及数字水印信息至终端。
所述小波变换模块202,用于对所述原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像。
终端中存储有离散小波变换算法,例如,一维离散小波变换算法,或者二维离散小波变换算法。
通过调用离散小波变换算法对原始图像进行离散小波变换得到4个子带图像,分别是LL子带图像,LH子带图像、HL子带图像及HH子带图像。
所述第一傅里叶变换模块203,用于对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像。
由于LL子带图像集中了原始图像的主要能量,其抗外在干扰的稳定性较好,因而终端只需调用傅里叶变换算法对LL子带图像进行傅里叶变换,实现了将原始图像由空间域转换为频域的目的。
所述编码模块204,用于对所述数字水印信息进行编码得到编码图像。
由于数字水印信息为一些字符信息,直接将数字水印信息添加到原始图像上得到的图像鲁棒性差,在受到多角度旋转、剪切等几何攻击,或者印刷、打印、扫描等攻击后,无法提取出完整的水印信息。
通过将数字水印信息按照预定的编码格式进行编码得到编码图像,再将编码图像添加到原始图像上,能够实现零水印的效果,使得添加编码图像后的图像在受到几何攻击等攻击后,仍然能够从中提取出完整的数字水印信息。
在一个可选的实施例中,所述编码模块204对所述数字水印信息进行编码得到编码图像包括:
将所述数字水印信息转换为N*N的二维码图像;
对所述二维码图像进行随机序列编码得到编码图像。
本实施例中,生成N*N的编码图像,便于后续从编码图像中还原出数字水印信息,其中,N为大于1的正常数。
将数字水印信息转换为N*N的二维码图像为现有技术,本发明在此不再详细阐述。
所述置乱模块205,用于对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像。
终端中预先存储有像素变换模型,调用像素变换模型对所述编码图像中的部分或者全部像素进行变换处理得到置乱图像,编码图像进行置乱处理得到的置乱图像中的像素之间的相关性降低,呈现出无规律的特点,从而达到加密的目的,使数字水印信息的内容得到保护。
在一个可选的实施例中,所述置乱模块205对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像包括:
获取所述编码图像中的每一个像素点的横坐标和纵坐标;
采用像素变换模型计算所述横坐标得到新的横坐标及计算所述纵坐标得到新的纵坐标,其中,所述像素变换模型为x和y分别为置乱变换前的像素点的横坐标和纵坐标,x′和y′分别为置乱变换后的像素点的横坐标和纵坐标;
根据所述新的横坐标和所述新的纵坐标得到候选置乱图像;
采用所述像素变换模型对所述候选置乱图像迭代计算得到新的候选置乱图像;
判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件;
当所述新的候选置乱图像满足迭代计算结束条件时,将满足迭代计算结束条件对应的候选置乱图像作为目标置乱图像。
该可选的实施例中,mod为求余函数,用于返回两数相除的余数,W为所述编码图像的宽度,W可以为N。
对于编码图像中的每一个像素采用上述公式进行多次变换,并设置迭代计算结束条件,使得对编码图像中的像素进行迭代变换能够自动执行。
通过像素变换模型对编码图像中的像素进行水平变换和垂直变换,打乱了编码图像的信息,增强了对水印信息的保密性,即使破译者获得了水印信息,得到的也是没有任何意义的乱码,只有数字水印信息的拥有者方能恢复出置乱的水印。
在一个可选的实施例中,所述判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件包括:
计算所述编码图像与每次迭代计算得到的候选置乱图像之间的相似度;
判断第K次的相似度是否小于第(K-1)次的相似度,且判断所述第K次的相似度是否小于第(K+1)次的相似度;
当确定第K次的相似度小于第(K-1)次的相似度,且第K次的相似度小于第(K+1)次的相似度时,确定第K次迭代计算得到的候选置乱图像满足迭代计算结束条件。
每轮次对所述编码图像进行置乱处理后,计算编码图像与置乱处理得到的候选置乱图像之间的相似度,根据相似度确定是否继续执行置乱处理的操作。
示例性的,假设第6次对所述编码图像进行置乱处理得到的候选置乱图像与编码图像之间的相似度为40,第7次对所述编码图像进行置乱处理得到的候选置乱图像与编码图像之间的相似度为30,第8次对所述编码图像进行置乱处理得到的候选置乱图像与编码图像之间的相似度为36,则确定第7次迭代计算得到的候选置乱图像满足迭代计算结束条件。
该可选的实施例中,对编码图像变换的越多,得到的置乱图像越看不出编码图像的信息,但为了避免对编码图像的过度变换,可以预先设置迭代计算结束条件,当满足了迭代计算结束条件时,结束对编码图像的变换,此时得到的置乱图像与编码图像的相似度最小。
所述第二傅里叶变换模块206,用于对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像。
终端调用傅里叶变换算法对所述置乱图像进行傅里叶变换,实现将置乱图像由空间域变换到频域的目的,便于在频域中将置乱图像添加到第一频域图像中,从而实现在数字图像中添加水印的功能。
所述图像融合模块207,用于将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合。
将原始图像由空间域变换到频域得到第一频域图像,将数字水印信息经过编码和置乱处理后由空间域变换到频域得到第二频域图像,在频域中将两个频域图像进行图像融合成一张图像。
在一个可选的实施例中,所述图像融合模块207将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合包括:
计算所述原始图像的每个颜色通道的标准差;
选择标准差最小的通道作为目标通道;
将所述目标通道对应的第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合。
该可选的实施例中,无论原始图像的颜色空间为RGB颜色空间还是HSV颜色空间,或是YCbCr、YUV颜色空间,只需要计算每个颜色通道的标准差,颜色通道的标准差越小,表明像素值分布越集中,经离散小波变换后的高频分量越少,对视觉影响越小,在进行水印嵌入后对原始图像的影响也越小。
所述生成模块208,用于根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。
对所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合得到融合后的图像属于频域空间,因而需要对频域空间中的融合后的图像进行进一步处理,变换到空间域中,最终生成嵌入有数字水印信息的目标图像。
本实施例中,对要添加数字水印的原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像并对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;对数字水印信息进行编码得到编码图像并对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像,再对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;最后将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合,并根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。相较于现有技术中在空间域中将数字水印信息叠加在原始图像上,本案通过在频域上添加水印隐匿性更强,抗攻击性更高。另外,通过对数字水印信息进行编码和置乱,再进行水印的添加,使得后续即使水印图像被破解,提取到的水印信息也是乱码,保护了水印信息。
在一个可选的实施例中,所述生成模块208根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像包括:
对所述融合后的图像进行傅里叶逆变换;
对经过傅里叶逆变换后的图像进行离散小波逆变换得到目标图像。
该可选的实施例中,图像融合为现有技术。
由于融合后的图像还在频域中,因此执行傅里叶逆变换,将融合后的图像变换到空间域,再执行离散小波逆变换,即可得到目标图像。保证了目标图像与原始图像的信息相同,且肉眼无法看到添加了水印信息,实现了零水印的效果。
所述关联存储模块209,用于将所述原始图像、所述数字水印信息、所述编码图像及所述目标图像进行关联存储在数据库。
所述水印匹配模块210,用于当接收到提取待处理图像中的水印的指令时,匹配出与所述待处理图像相同的目标图像;并获取与所述目标图像关联的数字水印信息。
该可选的实施例中,将原始图像、数字水印信息、编码图像及目标图像进行关联存储,便于后续接收到水印提取的指令时,只需要从数据库中匹配出与待处理图像相同的目标图像(例如,先提取待处理图像和目标图像的特征矩阵,根据特征矩阵判断是否为相同的图像),即可快速的提取出数字水印信息,而不需对待处理图像进行小波变换、傅里叶变换等操作,提取数字水印信息的效率高。
需要强调的是,为进一步保证上述数字水印信息和目标图像的私密和安全性,上述数字水印信息和目标图像还可以存储于一区块链的节点中。
本发明所指区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链(Blockchain),本质上是一个去中心化的数据库,是一串使用密码学方法相关联产生的数据块,每一个数据块中包含了一批次网络交易的信息,用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。区块链可以包括区块链底层平台、平台产品服务层以及应用服务层等。
参阅图3所示,为本发明实施例三提供的终端的结构示意图。在本发明较佳实施例中,所述终端3包括存储器31、至少一个处理器32、至少一条通信总线33及收发器34。
本领域技术人员应该了解,图3示出的终端的结构并不构成本发明实施例的限定,既可以是总线型结构,也可以是星形结构,所述终端3还可以包括比图示更多或更少的其他硬件或者软件,或者不同的部件布置。
在一些实施例中,所述终端3是一种能够按照事先设定或存储的指令,自动进行数值计算和/或信息处理的终端,其硬件包括但不限于微处理器、专用集成电路、可编程门阵列、数字处理器及嵌入式设备等。所述终端3还可包括客户设备,所述客户设备包括但不限于任何一种可与客户通过键盘、鼠标、遥控器、触摸板或声控设备等方式进行人机交互的电子产品,例如,个人计算机、平板电脑、智能手机、数码相机等。
需要说明的是,所述终端3仅为举例,其他现有的或今后可能出现的电子产品如可适应于本发明,也应包含在本发明的保护范围以内,并以引用方式包含于此。
在一些实施例中,所述存储器31中存储有计算机程序,且所述至少一个处理器32可调用所述存储器31中存储的计算机程序以执行相关的功能。例如,上述实施例中所述的各个模块是存储在所述存储器31中的计算机程序,并由所述至少一个处理器32所执行,从而实现所述各个模块的功能。所述存储器31包括只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory,PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory,EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory,OTPROM)、电子擦除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory,EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory,CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
在一些实施例中,所述至少一个处理器32是所述终端3的控制核心(ControlUnit),利用各种接口和线路连接整个终端3的各个部件,通过运行或执行存储在所述存储器31内的程序或者模块,以及调用存储在所述存储器31内的数据,以执行终端3的各种功能和处理数据。例如,所述至少一个处理器32执行所述存储器中存储的计算机程序时实现本发明实施例中所述的在图像中添加数字水印的方法的全部或者部分步骤。所述至少一个处理器32可以由集成电路组成,例如可以由单个封装的集成电路所组成,也可以是由多个相同功能或不同功能封装的集成电路所组成,包括一个或者多个中央处理器(CentralProcessing unit,CPU)、微处理器、数字处理芯片、图形处理器及各种控制芯片的组合等。
在一些实施例中,所述至少一条通信总线33被设置为实现所述存储器31以及所述至少一个处理器32等之间的连接通信。
尽管未示出,所述终端3还可以包括给各个部件供电的电源(比如电池),优选的,电源可以通过电源管理装置与所述至少一个处理器32逻辑相连,从而通过电源管理装置实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电装置、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。所述终端3还可以包括多种传感器、蓝牙模块、Wi-Fi模块等,在此不再赘述。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的单元,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台终端(可以是个人计算机,终端,或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分。
在本发明所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的装置和方法,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,例如,所述模块的划分,仅仅为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的,作为模块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,在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,显然“包括”一词不排除其他单元或,单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一,第二等词语用来表示名称,而并不表示任何特定的顺序。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种在图像中添加数字水印的方法,其特征在于,所述方法包括:
获取要添加数字水印的原始图像及数字水印信息;
对所述原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像;
对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;
对所述数字水印信息进行编码得到编码图像;
对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像;
对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;
将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合;
根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。
2.如权利要求1所述的在图像中添加数字水印的方法,其特征在于,所述对所述数字水印信息进行编码得到编码图像包括:
将所述数字水印信息转换为N*N的二维码图像;
对所述二维码图像进行随机序列编码得到编码图像。
3.如权利要求1所述的在图像中添加数字水印的方法,其特征在于,所述对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像包括:
获取所述编码图像中的每一个像素点的横坐标和纵坐标;
采用像素变换模型计算所述横坐标得到新的横坐标及计算所述纵坐标得到新的纵坐标,其中,所述像素变换模型为x和y分别为置乱变换前的像素点的横坐标和纵坐标,x′和y′分别为置乱变换后的像素点的横坐标和纵坐标,mod为求余函数,W为所述编码图像的宽度;
根据所述新的横坐标和所述新的纵坐标得到候选置乱图像;
采用所述像素变换模型对所述候选置乱图像迭代计算得到新的候选置乱图像;
判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件;
当所述新的候选置乱图像满足迭代计算结束条件时,将满足迭代计算结束条件对应的候选置乱图像作为目标置乱图像。
4.如权利要求3所述的在图像中添加数字水印的方法,其特征在于,所述判断所述新的候选置乱图像是否满足迭代计算结束条件包括:
计算所述编码图像与每次迭代计算得到的候选置乱图像之间的相似度;
判断第K次的相似度是否小于第(K-1)次的相似度,且判断所述第K次的相似度是否小于第(K+1)次的相似度;
当确定第K次的相似度小于第(K-1)次的相似度,且第K次的相似度小于第(K+1)次的相似度时,确定第K次迭代计算得到的候选置乱图像满足迭代计算结束条件。
5.如权利要求1所述的在图像中添加数字水印的方法,其特征在于,所述将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合包括:
计算所述原始图像的每个颜色通道的标准差;
选择标准差最小的通道作为目标通道;
将所述目标通道对应的第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合。
6.如权利要求1所述的在图像中添加数字水印的方法,其特征在于,所述根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像包括:
对所述融合后的图像进行傅里叶逆变换;
对经过傅里叶逆变换后的图像进行离散小波逆变换得到目标图像,所述目标图像存储于区块链节点中。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的在图像中添加数字水印的方法,其特征在于,所述方法还包括:
将所述原始图像、所述数字水印信息、所述编码图像及所述目标图像进行关联存储在数据库;
当接收到提取待处理图像中的水印的指令时,匹配出与所述待处理图像相同的目标图像;
获取与所述目标图像关联的数字水印信息。
8.一种在图像中添加数字水印的装置,其特征在于,所述装置包括:
获取模块,用于获取要添加数字水印的原始图像及数字水印信息;
小波变换模块,用于对所述原始图像进行离散小波变换得到四个子带图像;
第一傅里叶变换模块,用于对所述四个子带图像中的LL子带图像进行傅里叶变换得到第一频域图像;
编码模块,用于对所述数字水印信息进行编码得到编码图像;
置乱模块,用于对所述编码图像进行置乱处理得到置乱图像;
第二傅里叶变换模块,用于对所述置乱图像进行傅里叶变换得到第二频域图像;
图像融合模块,用于将所述第一频域图像和所述第二频域图像进行图像融合;
生成模块,用于根据融合后的图像生成嵌入数字水印的目标图像。
9.一种终端,其特征在于,所述终端包括处理器,所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述在图像中添加数字水印的方法。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述在图像中添加数字水印的方法。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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