CN112579985A - 基于频域特征排列的图像数字版权保护方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于频域特征排列的图像数字版权保护方法及系统，所述方法包括以下步骤：S1，水印嵌入，即输入图片原图，输出带有盲水印的版权图片；S2，水印检测，即输入需要检测的图片，判断输出送检图片是否含有盲水印，若有，输出盲水印位置信息的检测结果；S3，水印提取，即输入检测出的含有盲水印的图片及盲水印位置信息，输出水印提取信息。根据本发明的方法，具有鲁棒性更强、视觉效果更好、嵌入速度和检测速度更快的优势。

Description

基于频域特征排列的图像数字版权保护方法及系统
技术领域
本发明涉及图片水印加密技术领域，尤其是涉及一种基于频域特征排列的图像数字版权保护方法及系统。
背景技术
在现有技术中，盲水印可以将溯源信息(例如文字、图片)编码后隐藏在原图中，最后可用特定的程序将信息还原。在嵌入时，原图经频域或小波域变换，在变换域嵌入水印信息，再逆变换成含有盲水印的图片；在检测时，先经过预处理将经空间攻击的图像恢复，再经频域或小波域变换，提取在变换域嵌入的水印信息，进而导致现有技术中的盲水印加密存在鲁棒性不足、视觉效果不佳、嵌入速度和检测速度缓慢等问题。因此，上述技术存在改进空间。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，所述方法，具有鲁棒性更强、视觉效果更好、嵌入速度和检测速度更快的优势。
本发明还提出了一种具有上述基于频域特征排列的图像数字版权保护方法的系统。
根据本发明实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，包括以下步骤：
S1，水印嵌入，即输入图片原图，输出带有盲水印的版权图片；
S2，水印检测，即输入需要检测的图片，判断输出送检图片是否含有盲水印，若有，输出盲水印位置信息的检测结果；
S3，水印提取，即输入检测出的含有盲水印的图片及盲水印位置信息，输出水印提取信息。
根据本发明的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，具有鲁棒性更强、视觉效果更好、嵌入速度和检测速度更快的优势。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，步骤S1包括：
S101，根据原图尺寸计算水印单元尺寸；
S102，根据水印信息和水印单元尺寸构建具有频域特征的水印单元；
S103，将水印单元按照设定空间规律重复平铺生成与原图长宽一致的灰度矩阵；
S104，对灰度矩阵进行处理，扩展为RGB三通道嵌入矩阵；
S105，将原图与RGB三通道修改矩阵叠加融合输出，完成水印嵌入。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S104中，对灰度矩阵按照灰度一致性原理进行处理。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，步骤S2包括：
S201，将送检图片进行RGB三通道分离，按嵌入矩阵系数的比例进行处理并归一化生成单通道灰度图；
S202，对单通道图进行滤噪处理，得到残差图；
S203，对残差图进行处理，得到具有水印单元空间排列特征的特征图；
S204，提取特征图中的特征点，判断图像中是否含有水印，若有，计算盲水印位置信息，完成水印检测。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S202中，对单通道图采用滤除高斯噪声的方式进行滤噪处理，并对滤噪前后图像作差减处理，得到残差图。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S203中，对残差图采用傅里叶变换、频域信号增强和傅里叶逆变换的方式进行处理。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S204中，使用特征检测算法对特征图中的特征点进行提取。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，步骤S3包括：
S301，根据盲水印位置信息将含水印部分从图像中提取，并分割出含有单水印单元的图像；
S302，对含有单水印单元的图像进行叠加操作，增强水印信息；
S303，解码水印单元图像，输出嵌入的水印信息，完成水印提取。
根据本发明的第二方面的系统，采用了如第一方面任一种所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，进一步地，所述系统包括：
水印嵌入模块，所述水印嵌入模块可实现输入图片原图，输出带有盲水印的版权图片；
水印检测模块，所述水印检测模块可实现输入需要检测的图片，判断输出送检图片是否含有盲水印，若有，输出盲水印位置信息的检测结果；
水印提取模块，所述水印提取模块可实现输入检测出的含有盲水印的图片及盲水印位置信息，输出水印提取信息。
根据本发明的第二方面的系统，所述系统与上述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分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
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的步骤S1的流程图；
图3是根据本发明实施例的步骤S2的流程图；
图4是根据本发明实施例的步骤S3的流程图；
图5是根据本发明实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护系统的结构示意图。
附图标记：
100-基于频域特征排列的图像数字版权保护系统，1-水印嵌入模块，2-水印检测模块，3-水印提取模块。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法。如图1所示，根据本发明实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，可以包括以下步骤：
S1，水印嵌入，即输入图片原图，输出带有盲水印的版权图片；
S2，水印检测，即输入需要检测的图片，判断输出送检图片是否含有盲水印，若有，输出盲水印位置信息的检测结果；需要说明的是，输入需要检测的图片可以为多个。
S3，水印提取，即输入检测出的含有盲水印的图片及盲水印位置信息，输出水印提取信息，这样对水印嵌入后的版权图片仍然可以检测出嵌入的版权信息，进而有利于提升鲁棒性。
根据本发明的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，具有鲁棒性更强、视觉效果更好、嵌入速度和检测速度更快的优势。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，如图2所示，步骤S1可以包括：
S101，根据原图尺寸计算水印单元尺寸；
S102，根据水印信息和水印单元尺寸构建具有频域特征的水印单元；具体地，可以构建具有强对称性频域特征的水印单元。
S103，将水印单元按照设定空间规律重复平铺生成与原图长宽一致的灰度矩阵；需要说明的是，设定空间规律包括但不限于等边三角形、正方形、矩形。
S104，对灰度矩阵进行处理，扩展为RGB三通道嵌入矩阵；
S105，将原图与RGB三通道修改矩阵叠加融合输出，完成水印嵌入。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S104中，对灰度矩阵按照灰度一致性原理进行处理，即对原图像素点RGB通道按照灰度计算公式比例正反叠加的方式，这样可以使得融合叠加盲水印具有极佳的视觉效果。
需要说明的是，灰度一致性原理如下，RGB颜色空间转灰度图公式为：Gray＝R*0.299+G*0.587+B*0.114，具体地，当其中两个通道增加或减少某个值，另一个通道减少或增加相应值，可以保持灰度值基本不变。例如，在一个具体的实施例中，嵌入矩阵系数取R+1，G+1，B-7，此时灰度值只会增加0.088，这样转换为整数后与修改前完全一致。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，如图3所示，步骤S2可以包括：
S201，将送检图片进行RGB三通道分离，按嵌入矩阵系数的比例进行处理并归一化生成单通道灰度图；
S202，对单通道图进行滤噪处理，得到残差图；
S203，对残差图进行处理，得到具有水印单元空间排列特征的特征图；
S204，提取特征图中的特征点，判断图像中是否含有水印，若有，计算盲水印位置信息，完成水印检测。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S202中，对单通道图可以采用滤除高斯噪声的方式进行滤噪处理，并对滤噪前后图像作差减处理，得到残差图。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S203中，对残差图采用傅里叶变换、频域信号增强和傅里叶逆变换的方式进行处理。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，在步骤S204中，使用特征检测算法对特征图中的特征点进行提取。
根据本发明一个实施例的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，如图4所示，步骤S3可以包括：
S301，根据盲水印位置信息将含水印部分从图像中提取，并分割出含有单水印单元的图像；
S302，对含有单水印单元的图像进行叠加操作，增强水印信息；
S303，解码水印单元图像，输出嵌入的水印信息，完成水印提取。
综上所述，根据本发明的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，具有以下几点优势：
第一，鲁棒性更强，即将嵌入水印后的版权图中的一部分素材经过剪裁、缩放、旋转、拼接、融合等方式处理后生成的图片仍然可以检测出嵌入的版权信息；
第二，视觉效果更好，即嵌入时采用了灰度一致性方式，融合叠加的盲水印具有极佳的视觉效果；
第三，嵌入速度更快，即嵌入流程简单，嵌入时只需根据原图尺寸将很小尺寸的水印单元按一定规律进行平铺生成水印图，再将水印图与原图按一定比例叠加即可。例如，在一个具体的实施例中，由于省去了对原图进行域变换的时间，嵌入速度极快，4k分辨率的超高清大图仅需不到0.5秒即可完成嵌入；
第四，检测速度更快，即从海量图片文件中检测发现版权图片，只需要检测空间排布规律表达的一级水印信息，即可快速区分是否为版权图片，例如，在一个具体的实施例中，单进程检测速度可以超过1张/秒，这样使得资源消耗小，可多进程并行检测。
本发明还提供了一种基于频域特征排列的图像数字版权保护系统100，该系统100采用了上述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，进一步地，如图5所示，该系统100可以包括：
水印嵌入模块1，具体地，水印嵌入模块1可实现输入图片原图，输出带有盲水印的版权图片；
水印检测模块2，具体地，水印检测模块2可实现输入需要检测的图片，判断输出送检图片是否含有盲水印，若有，输出盲水印位置信息的检测结果；
水印提取模块3，具体地，水印提取模块3可实现输入检测出的含有盲水印的图片及盲水印位置信息，输出水印提取信息。
综上，根据本发明的第二方面的基于频域特征排列的图像数字版权保护系统100，具有鲁棒性更强、视觉效果更好、嵌入速度和检测速度更快等优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，水印嵌入，即输入图片原图，输出带有盲水印的版权图片；
S2，水印检测，即输入需要检测的图片，判断输出送检图片是否含有盲水印，若有，输出盲水印位置信息的检测结果；
S3，水印提取，即输入检测出的含有盲水印的图片及盲水印位置信息，输出水印提取信息。
2.根据权利要求1所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，步骤S1包括：
S101，根据原图尺寸计算水印单元尺寸；
S102，根据水印信息和水印单元尺寸构建具有频域特征的水印单元；
S103，将水印单元按照设定空间规律重复平铺生成与原图长宽一致的灰度矩阵；
S104，对灰度矩阵进行处理，扩展为RGB三通道嵌入矩阵；
S105，将原图与RGB三通道修改矩阵叠加融合输出，完成水印嵌入。
3.根据权利要求2所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，在步骤S104中，对灰度矩阵按照灰度一致性原理进行处理。
4.根据权利要求1所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，步骤S2包括：
S201，将送检图片进行RGB三通道分离，按嵌入矩阵系数的比例进行处理并归一化生成单通道灰度图；
S202，对单通道图进行滤噪处理，得到残差图；
S203，对残差图进行处理，得到具有水印单元空间排列特征的特征图；
S204，提取特征图中的特征点，判断图像中是否含有水印，若有，计算盲水印位置信息，完成水印检测。
5.根据权利要求4所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，在步骤S202中，对单通道图采用滤除高斯噪声的方式进行滤噪处理，并对滤噪前后图像作差减处理，得到残差图。
6.根据权利要求4所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，在步骤S203中，对残差图采用傅里叶变换、频域信号增强和傅里叶逆变换的方式进行处理。
7.根据权利要求4所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，在步骤S204中，使用特征检测算法对特征图中的特征点进行提取。
8.根据权利要求1所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，其特征在于，步骤S3包括：
S301，根据盲水印位置信息将含水印部分从图像中提取，并分割出含有单水印单元的图像；
S302，对含有单水印单元的图像进行叠加操作，增强水印信息；
S303，解码水印单元图像，输出嵌入的水印信息，完成水印提取。
9.一种基于频域特征排列的图像数字版权保护系统，其特征在于，采用了根据权利要求1-8中任一项所述的基于频域特征排列的图像数字版权保护方法，所述系统包括：
水印嵌入模块，所述水印嵌入模块可实现输入图片原图，输出带有盲水印的版权图片；
水印检测模块，所述水印检测模块可实现输入需要检测的图片，判断输出送检图片是否含有盲水印，若有，输出盲水印位置信息的检测结果；
水印提取模块，所述水印提取模块可实现输入检测出的含有盲水印的图片及盲水印位置信息，输出水印提取信息。
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