CN113434829A - 数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备 - Google Patents
数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113434829A CN113434829A CN202110984947.0A CN202110984947A CN113434829A CN 113434829 A CN113434829 A CN 113434829A CN 202110984947 A CN202110984947 A CN 202110984947A CN 113434829 A CN113434829 A CN 113434829A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- image
- watermark
- data
- digital blind
- embedding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 29
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 24
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 14
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 11
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 7
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 7
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 6
- 230000000739 chaotic effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000003491 array Methods 0.000 claims description 3
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 claims description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012217 deletion Methods 0.000 abstract description 6
- 230000037430 deletion Effects 0.000 abstract description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F21/10—Protecting distributed programs or content, e.g. vending or licensing of copyrighted material ; Digital rights management [DRM]
- G06F21/16—Program or content traceability, e.g. by watermarking
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T1/00—General purpose image data processing
- G06T1/0021—Image watermarking
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2201/00—General purpose image data processing
- G06T2201/005—Image watermarking
- G06T2201/0061—Embedding of the watermark in each block of the image, e.g. segmented watermarking
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Technology Law (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Editing Of Facsimile Originals (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备，该数字盲水印嵌入的方法可以克服在现有技术中，将图像在频域叠加水印信息之后，直接转化为空域即结束，对原始图像在空域上的修改无法较为精细地控制，且不具备自适应性的缺点；该检测数字盲水印的方法可实现根据提取的图片水印来判断图片的提供源头；为实现以上两种方法，还提出了一种存储介质和计算机设备；本发明能有效抵抗JPEG有损压缩，抗删除、抗增加攻击强，叠加水印后图像失真小，且对原始图像宽高没有任何要求，能根据原始图像的空域情况进行选择性嵌入，具备较好的自适应性。
Description
技术领域
本发明涉及数字水印技术领域，具体为数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备。
背景技术
随着大数据技术的发展与应用，各行业数据规模以TB级增长。由于数据集中带来的安全问题，也越来越受到业界的重视，其中，数据溯源是一个大方向。通过数字水印技术，可对图片数据做微量修改来嵌入水印信息，从而达到信息隐藏的目的。该过程不影响原来数据的正常使用，如不影响图片呈现的效果。数字水印具有以下四个特性：鲁棒性、隐蔽性、安全性和盲检测性。行业内主要研究的数字水印主要为盲水印或半盲水印。针对数字盲水印，主要基于空域和频域两种方式进行添加：空域主要有LSB最低意义比特位、QIM量化索引调制隐写、HPDM一阶分布保持隐写、MB隐写等方式；频域主要有DFT离散傅立叶变换、DCT离散余弦变换、DWT离散小波变换等。目前针对空域的隐写方式，算法鲁棒性较差，抗删除、增加攻击差，具有一定的脆弱性；而针对频域有的不抗JPEG压缩，有的对图像失真较大，有的要求图片像素宽高为一定比例或需进行一定倍数对齐。特别地，目前已有数字盲水印算法，在频域叠加水印信息之后，直接转化为空域即结束。对原始图像在空域上的修改无法较为精细地控制，且不具备自适应性。
基于上述问题，亟于提出数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备，该数字盲水印嵌入方法能有效抵抗JPEG有损压缩，抗删除、抗增加攻击强，叠加水印后图像失真小；对原始图像宽高没有任何要求，能根据原始图像的空域情况进行选择性嵌入，具备较好的自适应性；该数字盲水印检测方法可以应用于当发现图片数据未授权使用时，仅需对发现的未授权图片进行检测数字盲水印操作，即可根据提取成功的图片水印来判断是从哪个源头提供出去的；该数字盲水印存储介质上存储有计算机指令，该数字盲水印计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，可助于实现上述数字盲水印嵌入方法或数字盲水印检测方法。
发明内容
本发明的目的在于提供数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种数字盲水印嵌入方法，数字盲水印嵌入方法的过程如下：
S100：创建512×512大小的空白水印模板图像A，空白水印模板图像A的格式为YUV4:4:4格式，将空白水印模板图像A的U通道进行DWT变化，迭代二次，得到图像A1；
S200：在图像A1中选取图像L，将图像L进行图像分块处理，得到图像L1；
S300：读取水印图像B，将水印图像B进行灰度化得到单通道的水印灰度图像B1，将水印灰度图像B1进行图像二值化处理得到水印二值化图像B2，二值化图像B2大小为32×32；
S400：将水印二值化图像B2进行混沌置乱加密，得到水印加密图像B3；
S500：将图像L1中位于每单位分块特定位置上的像素值基于水印加密图像B3上对应该单位分块的像素值，进行水印数据嵌入得到图像L2；
S600：将图像L2中的每分块图像进行DCT逆变换，得到嵌入水印后的图像L3；
S700：在图像A1中，将图像L1替换为图像L3，得到嵌入水印后的图像A2；将图像A2进行DWT逆变换，迭代二次，得到在U通道嵌入水印后的图像A3，图像A3的格式为YUV4:4:4格式，将图像A3转换为RGB格式得到水印模板图像G；
S800：将水印模板图像G中的R、G、B三个通道的像素值进行特殊归一化处理，得到水印模板图像G1；
S900：将水印模板图像G1缩放至与要嵌入水印的原始图像M同样大小,原始图像M也为RGB格式，将水印模板图像G1和原始图像M的B、G通道数据进行空域自适应融合，得到嵌入数字盲水印后的加密图像M1；
以上数字盲水印嵌入方法可以克服现有技术中，将图像在频域叠加水印信息之后，直接转化为空域即结束，对原始图像在空域上的修改无法较为精细地控制，且不具备自适应性的缺点。
进一步的，S200包括以下过程:
S210：在图像A1中选取一张位于图像A1最左上角的子图为图像L；
S220：将图像L按照每单位分块大小为4×4的方式进行图像分块处理，将图像L分成1024个单位分块，并对每单位分块进行DCT变换，得到图像L1。
进一步的，S300中图像二值化处理过程如下：
S310：设水印灰度图像B1的像素值为J；
S320：根据以下公式，得到各像素值的二值化结果
，公式如下： 
进一步的，S500中数据嵌入的过程是指：
对图像L1中的每一个单位分块分别进行特定位置的选定，并提取特定位置的像素值；其中，对于特定位置的坐标选定是任意性的，且对于特定位置的选定个数也是任意的；
水印加密图像B3的大小为32×32，图像L1对应有1024个单位分块，每个单位分块对应水印加密图像B3的一个像素值，基于水印加密图像B3对应这个单位分块的像素值对单位分块内诸个特定位置的像素值一一进行修改，以达到水印数据嵌入的目的，水印数据嵌入过程如下：
S510：计算每一个单位分块内所选特定位置的像素和值S，公式如下： 
其中，n为自然数，n表示在单位分块中取的总位置数，x表示第x个特定位置，
表
示第x个特定位置上的像素值；
S520：设置水印数据嵌入的系数K,公式如下： 
其中，U表示每个所选中单位分块对应的水印加密图像B3的一个像素值；
S530：设置水印数据嵌入幅度Q，公式如下： 
S540：进行水印数据的嵌入，公式如下： 
其中，x表示第x个特定位置，
表示在图像L2相应单位分块内相应第x个特定位
置上的像素值；
通过以上步骤，可保证水印数据嵌入幅度
，使得嵌入水印后图像失真小。
进一步的，S800中特殊归一化处理的过程如下：
S810：使用像素值范围的中间值P分别减去水印模板图像G中R、G、B三个通道的像素值，得到水印模板图像G中R、G、B三个通道的新像素值；
S820：将新像素值进行部分置零处理，公式如下： 
其中，
代表水印模板图像G1中R、G、B三个通道的像素值；
通过以上特殊归一化处理后，使得后续步骤中的数据处理更加的方便。
进一步的，S900中空域自适应融合的过程如下：
S910：提取水印模板图像G1中B通道的数据，组成数组
；提取水印模板图像G1中
G通道的数据，组成数组
；
S920：提取原始图像M中B通道的数据，组成数组 
，提取原始图像M中G通道的数
据，组成数组
；
S930：将步骤S910和步骤S920得到的数据数组，进行像素值保留或像素值融合，得
到加密图像M1中B通道的数据构成数组
，得到加密图像M1中G通道的数据构成数组
；
S940：像素值保留是指：
当
[i]的值与
[i+1]的值或者
[i-1]的值相等时，
[i]= 
[i]；
像素值融合是指：
当
[i]的值与
[i+1]的值和
[i-1]的值均不相等时，
[i]= 
[i]+
128-
[i]；
其中，
；
通过以上步骤，可根据原始图像M的空域像素值分布情况，在得到加密图像M1的像素值分布时，可以自动选择是否对某些像素值进行修改，以达到空域自适应融合的目的。
一种数字盲水印检测方法，数字盲水印检测方法的过程如下：
SS100：将嵌入数字盲水印后的加密图像M1大小进行调整得到加密图像M2，提取加密图像M2中B、G通道的数据，新建一个R通道，将加密图像M2中B、G通道的数据与R通道的数据合并保存得到加密图像M3；
SS200：将加密图像M3转换为YUV4:4:4格式，将加密图像M3中的U通道进行DWT变换，迭代二次，得到图像H；
SS300：在图像H上选取图像LL，将图像LL进行图像分块处理得到图像LL的分块图像，并对分块图像进行DCT变换，得到图像LL1；
SS400：在图像LL1中对嵌入数字盲水印时选中的嵌入位置上的像素值进行求和，若像素和值大于零，则说明该嵌入位置嵌入的数据值为255，若像素和值小于或等于零则该嵌入位置嵌入的数据值为0；
SS500：根据每分块图像的数据嵌入情况，得到一个二值化一维数组，二值化一维数组中的元素值仅由0和255构成，将二值化一维数组转换为32×32二维数组，得到加密水印图像F；
SS600：将加密水印图像F进行逆混沌置乱，得到解密后的水印图像F1；
SS700：基于汉明距离的概念，将解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2进行相似度计算；
SS800：设置相似度阈值，当计算得出的相似度值大于或等于相似度阈值，认为成功检测到数字盲水印；当计算得出的相似度值小于相似度阈值，认为没有检测到数字盲水印；
以上检测数字盲水印的方法，可以应用于当发现图片数据未授权使用时，仅需对发现的未授权图片进行检测数字盲水印操作，即可根据提取成功的图片水印来判断是从哪个源头提供出去的。
进一步的，SS700中相似度计算的过程如下：
SS710：分别读取解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2在同一坐标上的像素值，累计解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2在同一坐标上的像素值不同的次数N；
SS720：根据公式计算解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2的相似度W，公式
如下： 
设置计算相似度的步骤，使得通过判断解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2在相同位置上的像素值差异情况，从而使得推导出的数字盲水印的检测情况有了数据支撑。
实现上述方法本发明还提供了一种数字盲水印存储介质，数字盲水印存储介质上存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时，可实现以上任一项的数字盲水印嵌入方法或数字盲水印检测方法。
实现上述方法本发明还提供了一种数字盲水印计算机设备，数字盲水印计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器运行计算机程序时，可实现以上任一项的数字盲水印嵌入方法或数字盲水印检测方法。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明能有效抵抗JPEG有损压缩，抗删除、抗增加攻击强，叠加水印后图像失真小，且对原始图像宽高没有任何要求，能根据原始图像的空域情况进行选择性嵌入，具备较好的自适应性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是一种数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备的示意图；
图2是一种数字盲水印嵌入方法步骤图；
图3是一种数字盲水印嵌入方法步骤图；
图4是一种数字盲水印检测方法步骤图；
图5是一种数字盲水印检测方法步骤图；
图6是一种数字盲水印检测方法中嵌入数字盲水印后的加密图像M1的示例图；
图7是将嵌入数字盲水印后的加密图像M1的示例图进行缩放为宽高只有M1一半后应用检测方法得到的水印图像；
图8是将嵌入数字盲水印后的加密图像M1的示例图进行涂抹攻击后应用检测方法得到的水印图像；
图9是将嵌入数字盲水印后的加密图像M1的示例图进行删除部分图像区域后应用检测方法得到的水印图像；
图10是将嵌入数字盲水印后的加密图像M1的示例图进行JPEG再次压缩,压缩质量为40后应用检测方法得到的水印图像；
图11是将嵌入数字盲水印后的加密图像M1的示例图进行高斯滤波处理后应用检测方法得到的水印图像；
图12是将128×128的图像经过图像分块处理后得到的1024个单位分块的示意图；
图13是对每单位分块内特定位置进行选定时的示意图，黑色为最优实施例选中的位置。
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做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。
请参阅图1-图13，本发明提供技术方案：一种数字盲水印嵌入方法，其特征在于，数字盲水印嵌入方法的过程如下：
S100：创建大小为512×512的空白水印模板图像A，空白水印模板图像A的格式为YUV4:4:4格式，且空白水印模板图像A的Y、U、V通道的数据值均为0；通过二维haar小波变换将空白水印模板图像A的U通道进行DWT小波变换，迭代二次，得到图像A1；
将空白水印模板图像A的U通道经过第一次DWT变换会将图像A均等分割为四等份,四个子图，子图的宽和高分别为空白水印模板图像A宽和高的1/2，第二次DWT变换是在第一次的基础上，对四个子图再进行四等分最终得到A1；
S200：在图像A1中选取图像L，将图像L进行图像分块处理，得到图像L1；
其中，图像分块处理的过程如下：
S210：在图像A1中选取一张位于图像A1最左上角的子图为图像L；图像L的大小为128×128；图像L的宽和高分别为图像A的宽和高的四分之一；
S220：将图像L按照每单位分块大小为4×4的方式进行图像分块处理，如图12所示，将图像L分成1024个单位分块，并对每单位分块进行DCT变换，得到图像L1；
S300：读取水印图像B，将水印图像B进行灰度化得到单通道的水印灰度图像B1，将水印灰度图像B1进行图像二值化处理得到水印二值化图像B2,二值化图像B2大小为32×32；
其中，图像二值化处理过程如下：
S310：设水印灰度图像B1的像素值为J；
S320：根据以下公式，得到各像素值的二值化结果
，公式如下： 
S400：将水印二值化图像B2基于Logistic映射进行混沌置乱加密，得到水印加密图像B3；
S500：将所述图像L1中位于每单位分块特定位置上的像素值基于所述水印加密图像B3上对应该单位分块的像素值进行修改，实现水印数据嵌入，从而得到图像L2；
其中，数据嵌入的过程是指：
对图像L1中的每一个单位分块分别进行特定位置的选定，并提取特定位置的像素值；其中，对于所述特定位置的坐标选定是任意性的，且对于特定位置的选定个数也是任意的；
水印加密图像B3的大小为32×32，图像L1对应有1024个单位分块，每个单位分块对应水印加密图像B3的一个像素值，基于水印加密图像B3对应这个单位分块的像素值对单位分块内诸个特定位置的像素值一一进行修改，以达到水印数据嵌入的目的；
本实施例在对图像L1中的每一个单位分块分别进行特定位置选定时，所选取的特
定位置的坐标为
、
、
、
；即，对特定位置的选定个数为4个；
经测试验证，在对图像L1中的每一个单位分块分别进行特定位置选定时，所选中的任一特定位置，在这个单位分块内与之中心对称的特定位置也被选中，此时水印嵌入效果会更好，如图13所示，特别是选择最中间四个位置对图像L的失真度最低；
水印数据嵌入过程如下：
S510：计算每一个单位分块内所选特定位置的像素和值S，公式如下： 
其中，n为4，n表示在所述单位分块中取的总位置数，x表示第x个特定位置，
表
示第x个特定位置上的像素值；
S520：设置水印数据嵌入的系数K，公式如下： 
其中，U表示每个所选中单位分块对应的水印加密图像B3的一个像素值；
S530：设置水印数据嵌入幅度Q，公式如下： 
S540：进行水印数据的嵌入，公式如下： 
其中，x表示第x个特定位置，
表示在所述图像L2相应单位分块内相应第x个特定位置上的像素值；
S600：将图像L2中的每分块图像进行DCT逆变换，得到嵌入水印后的图像L3；
S700：在图像A1中，将图像L1替换为图像L3，得到嵌入水印后的图像A2；将图像A2进行DWT逆变换，迭代二次，得到在U通道嵌入水印后的图像A3，图像A3的格式为YUV4:4:4格式，将图像A3转换为RGB格式得到水印模板图像G；
S800：将水印模板图像G中的R、G、B三个通道的像素值进行特殊归一化处理，得到水印模板图像G1；
其中，特殊归一化处理的过程如下：
S810：使用像素值范围的中间值128分别减去水印模板图像G中R、G、B三个通道的像素值，得到水印模板图像G中R、G、B三个通道的新像素值，新像素值范围在-127～128之间；
S820：将新像素值进行部分置零处理，公式如下： 
其
中，
代表水印模板图像G1中R、G、B三个通道的像素值；
S900：将水印模板图像G1缩放至与要嵌入水印的原始图像M同样大小，原始图像M也为RGB格式，将水印模板图像G1和原始图像M的B、G通道数据进行空域自适应融合，得到嵌入数字盲水印后的加密图像M1；
其中，空域自适应融合的过程如下：
S910：提取水印模板图像G1中B通道的数据，组成数组
；提取水印模板图像G1中G
通道的数据，组成数组
；
S920：提取原始图像M中B通道的数据，组成数组
，提取原始图像M中G通道的数
据，组成数组
；
S930：将步骤S910和步骤S920得到的数据数组，进行像素值保留或像素值融合，得
到加密图像M1中B通道的数据构成数组
，得到加密图像M1中G通道的数据构成数组
；
S940：像素值保留是指：
当
[i]的值与
[i+1]的值或者
[i-1]的值相等时，
[i]= 
[i]；
像素值融合是指：
当
[i]的值与
[i+1]的值和
[i-1]的值均不相等时，
[i]= 
[i]+128-
[i]；
其中，
。
一种数字盲水印检测方法，其特征在于，数字盲水印检测方法的过程如下：
SS100：将嵌入数字盲水印后的加密图像M1大小调整为512×512得到加密图像M2，提取加密图像M2中B、G通道的数据，新建一个R通道，R通道内像素值均为255，将加密图像M2中B、G通道的数据与R通道的数据合并保存得到加密图像M3；
SS200：将加密图像M3转换为YUV4:4:4格式，将加密图像M3中的U通道进行DWT变换，迭代两次，得到图像H；
SS300：在图像H上选取图像LL，将图像LL进行图像分块处理；图像LL的宽和高分别为图像H宽和高的四分之一，图像LL的大小为128×128，且图像LL位于图像H最左上角位置；将图像LL按照每单位分块大小为4×4的方式进行图像分块处理，将图像LL分成1024个单位分块，并分别对分块图像进行DCT变换，得到图像LL1；
SS400：将每分块图像中特定位置
、
、
、
上的像素值进
行求和，若像素和值大于零，则说明该分块嵌入的数据值为255，若像素和值小于等于零则
该分块嵌入的数据值为0；
SS500：根据每分块图像的数据嵌入情况，得到一个长度为1024的二值化一维数组，二值化一维数组中的元素值仅由0和255构成，将二值化一维数组转换为32×32的二维数组，得到大小为32×32的加密水印图像F；
SS600：将加密水印图像F进行逆混沌置乱，得到解密后的水印图像F1；
SS700：基于汉明距离的概念，将解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2进行相似度计算；汉明距离是使用在数据传输差错控制编码里面的，它表示两个相同长度的字对应位不同的数量；
其中，相似度计算的过程如下：
SS710：分别读取解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2在同一坐标上的像素值，累计解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2在同一坐标上的像素值不同的次数N；
SS720：根据公式计算解密后的水印图像F1与水印二值化图像B2的相似度W，公式
如下： 
SS800：设置相似度阈值65%，当计算得出的相似度值大于或等于相似度阈值65%时，认为成功检测到数字盲水印；当计算得出的相似度值小于相似度阈值65%时，认为没有检测到数字盲水印。
图6为本发明试验将嵌入数字盲水印后得到的加密图像M1；
如图7所示，本发明试验将嵌入数字盲水印后的加密图像M1，缩放为宽高只有原来一半，并进行数字盲水印检测,得到的水印图像与原水印的相似度值为99%；
如图8所示，本发明试验将嵌入数字盲水印后的加密图像M1进行涂抹攻击，并进行数字盲水印检测，得到的水印图像与原水印的相似度值为92%；
如图9所示，本发明试验将嵌入数字盲水印后的加密图像M1进行删除部分图像区域攻击，并进行数字盲水印检测，得到的水印图像与原水印的相似度值为88%；
如图10所示，本发明试验将嵌入数字盲水印后的加密图像M1进行JPEG再次压缩，压缩质量为40，并进行数字盲水印检测，得到的水印图像与原水印的相似度值为87%。
如图11所示，本发明试验将嵌入数字盲水印后的加密图像M1进行高斯滤波处理，并进行数字盲水印检测，得到的水印图像与原水印的相似度值为99%；
本发明通过结合数字盲水印嵌入和数字盲水印检测两个方法，可实现大数据在提供图片数据时，在原始图片内嵌入特定图片水印，当发现图片数据未授权使用时，仅需对发现的未授权图片进行数字盲水印检测操作，即可根据提取成功的图片水印来判断是哪个源头提供出去的图片，以实现在大数据背景下的图片溯源。
由上述试验结果可知，本发明能有效抵抗JPEG有损压缩，抗删除、抗增加攻击强，叠加水印后图像失真小；由于采用在图像空域进行自适应融合，对原始图像宽高没有任何要求，能根据原始图像的空域情况进行选择性嵌入，具备较好的自适应性。
为实现上述方法本发明还提供了一种数字盲水印存储介质，数字盲水印存储介质上存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时，可实现以上任一项数字盲水印嵌入方法或数字盲水印检测方法。
为实现上述方法本发明还提供了一种数字盲水印计算机设备，数字盲水印计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器运行计算机程序时，可实现以上任一项数字盲水印嵌入方法或数字盲水印检测方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数字盲水印嵌入方法，其特征在于，所述数字盲水印嵌入方法的过程如下：
S100：创建512×512大小的空白水印模板图像A，所述空白水印模板图像A的格式为YUV4:4:4格式，将所述空白水印模板图像A的U通道进行DWT变化，迭代二次，得到图像A1；
S200：在所述图像A1中选取图像L，将所述图像L进行图像分块处理，得到图像L1；
S300：读取水印图像B，将所述水印图像B进行灰度化得到单通道的水印灰度图像B1，将所述水印灰度图像B1进行图像二值化处理得到水印二值化图像B2，所述二值化图像B2大小为32×32；
S400：将所述水印二值化图像B2进行混沌置乱加密，得到水印加密图像B3；
S500：将所述图像L1中位于每单位分块特定位置上的像素值基于所述水印加密图像B3上对应该单位分块的像素值进行修改，实现水印数据嵌入得到图像L2；
S600：将所述图像L2中的每分块图像进行DCT逆变换，得到嵌入水印后的图像L3；
S700：在所述图像A1中，将所述图像L1替换为所述图像L3，得到嵌入水印后的图像A2；将所述图像A2进行DWT逆变换，迭代二次，得到在U通道嵌入水印后的图像A3，所述图像A3的格式为YUV4:4:4格式，将所述图像A3转换为RGB格式得到水印模板图像G；
S800：将所述水印模板图像G中的R、G、B三个通道的像素值进行特殊归一化处理，得到水印模板图像G1；
S900：将所述水印模板图像G1缩放至与要嵌入水印的原始图像M同样大小,所述原始图像M也为RGB格式，将所述水印模板图像G1和所述原始图像M的B、G通道数据进行空域自适应融合，得到嵌入数字盲水印后的加密图像M1。
2.根据权利要求1所述的一种数字盲水印嵌入方法，其特征在于：所述S200包括以下过程:
S210：在所述图像A1中选取一张位于所述图像A1最左上角的子图为图像L；
S220：将所述图像L按照每单位分块大小为4×4的方式进行图像分块处理，将所述图像L分成1024个单位分块，并对所述每单位分块进行DCT变换，得到图像L1。
3.根据权利要求1所述的一种数字盲水印嵌入方法，其特征在于，所述S300中图像二值化处理过程如下：
S310：设所述水印灰度图像B1的像素值为J；
S320：根据以下公式，得到各像素值的二值化结果
，公式如下： 
。
4.根据权利要求1所述的一种数字盲水印嵌入方法，其特征在于，所述S500中数据嵌入的过程是指：
对图像L1中的每一个单位分块分别进行特定位置的选定，并提取所述特定位置的像素值；其中，对于所述特定位置的坐标选定是任意性的，且对于特定位置的选定个数也是任意的；
水印加密图像B3的大小为32×32，图像L1对应有1024个单位分块，每个单位分块对应水印加密图像B3的一个像素值，基于水印加密图像B3对应这个单位分块的像素值对单位分块内诸个特定位置的像素值一一进行修改，以达到水印数据嵌入的目的，所述水印数据嵌入过程如下：
S510：计算每一个单位分块内所选特定位置的像素和值S，公式如下： 
其中，n为自然数，n表示在所述单位分块中取的总位置数，x表示第x个特定位置，
表
示第x个特定位置上的像素值；
S520：设置水印数据嵌入的系数K，公式如下： 
其中，U表示每个所选中单位分块对应的水印加密图像B3的一个像素值；
S530：设置水印数据嵌入幅度Q，公式如下： 
S540：进行水印数据的嵌入，公式如下： 
其中，x表示第x个特定位置，
表示在所述图像L2相应单位分块内相应第x个特定位
置上的像素值。
5.根据权利要求1所述的一种数字盲水印嵌入方法，其特征在于：在所述S800中特殊归一化处理的过程如下：
S810：使用像素值范围的中间值P分别减去所述水印模板图像G中R、G、B三个通道的像素值，得到所述水印模板图像G中R、G、B三个通道的新像素值；
S820：将所述新像素值进行部分置零处理，公式如下： 
其中，
代
表所述水印模板图像G1中R、G、B三个通道的像素值。
6.根据权利要求1所述的一种数字盲水印嵌入方法，其特征在于：所述S900中所述空域自适应融合的过程如下：
S910：提取所述水印模板图像G1中B通道的数据，组成数组
；提取所述水印模板图像
G1中G通道的数据，组成数组
；
S920：提取所述原始图像M中B通道的数据，组成数组
，提取所述原始图像M中G通道的
数据，组成数组
；
S930：将所述步骤S910和所述步骤S920得到的数据数组，进行像素值保留或像素值融
合，得到所述加密图像M1中B通道的数据构成数组
，得到所述加密图像M1中G通道的数据
构成数组
；
S940：所述像素值保留是指：
当
[i]的值与
[i+1]的值或者
[i-1]的值相等时，
[i]= 
[i]；
所述像素值融合是指：
当
[i]的值与
[i+1]的值和
[i-1]的值均不相等时，
[i]= 
[i]+128-
[i]；
其中，
。
7.一种数字盲水印检测方法，其特征在于，所述数字盲水印检测方法的过程如下：
SS100：将嵌入数字盲水印后的加密图像M1大小进行调整得到加密图像M2，提取所述加密图像M2中B、G通道的数据，新建一个R通道，将所述加密图像M2中B、G通道的数据与所述R通道的数据合并保存得到加密图像M3；
SS200：将所述加密图像M3转换为YUV4:4:4格式，将所述加密图像M3中的U通道进行DWT变换，迭代二次，得到图像H；
SS300：在所述图像H上选取图像LL，将所述图像LL进行图像分块处理得到所述图像LL的分块图像，并对所述分块图像进行DCT变换，得到图像LL1；
SS400：在所述图像LL1中对嵌入数字盲水印时选中的嵌入位置上的像素值进行求和，若像素和值大于零，则说明该嵌入位置嵌入的数据值为255，若像素和值小于或等于零则该嵌入位置嵌入的数据值为0；
SS500：根据所述每分块图像的数据嵌入情况，得到一个二值化一维数组，所述二值化一维数组中的元素值仅由0和255构成，将所述二值化一维数组转换为32×32二维数组，得到加密水印图像F；
SS600：将所述加密水印图像F进行逆混沌置乱，得到解密后的水印图像F1；
SS700：基于汉明距离的概念，将所述解密后的水印图像F1与所述水印二值化图像B2进行相似度计算；
SS800：设置相似度阈值，当计算得出的相似度值大于或等于所述相似度阈值，认为成功检测到数字盲水印；当计算得出的相似度值小于所述相似度阈值，认为没有检测到数字盲水印。
8.根据权利要求7所述的一种数字盲水印检测方法，其特征在于：所述SS700中相似度计算的过程如下：
SS710：分别读取所述解密后的水印图像F1与所述水印二值化图像B2在同一坐标上的像素值，累计所述解密后的水印图像F1与所述水印二值化图像B2在同一坐标上的像素值不同的次数N；
SS720：根据公式计算所述解密后的水印图像F1与所述水印二值化图像B2的相似度W，
公式如下： 
。
9.一种数字盲水印存储介质，其特征在于，所述数字盲水印存储介质上存储有计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，可实现权利要求1-8中任一项所述数字盲水印嵌入方法或数字盲水印检测方法。
10.一种数字盲水印计算机设备，其特征在于：所述数字盲水印计算机设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时，可实现权利要求1-8中任一项所述数字盲水印嵌入方法或数字盲水印检测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110984947.0A CN113434829B (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110984947.0A CN113434829B (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113434829A true CN113434829A (zh) | 2021-09-24 |
| CN113434829B CN113434829B (zh) | 2021-12-10 |
Family
ID=77797917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110984947.0A Active CN113434829B (zh) | 2021-08-26 | 2021-08-26 | 数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113434829B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114418825A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-04-29 | 太平金融科技服务(上海)有限公司深圳分公司 | 图像处理方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN116823583A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-09-29 | 南京师范大学 | 一种基于遥感影像的水印嵌入与提取方法 |
| CN117171158A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 太一云境技术有限公司 | 一种基于数字凭证的业务处理系统和方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101847251A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-09-29 | 电子科技大学 | 一种基于混沌序列的数字水印嵌入和提取方法 |
| US20140307916A1 (en) * | 2011-12-20 | 2014-10-16 | Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited | Method and device for localized blind watermark generation and detection |
| CN108492238A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-04 | 小明太极（湖北）国漫文化有限公司 | 盲水印嵌入方法和提取方法 |
| CN108648134A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-12 | 鲁东大学 | 一种融合离散小波变换的空域彩色数字图像盲水印方法 |
| CN111768328A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-13 | 中国科学院自动化研究所 | 文本图像水印嵌入方法及系统、提取方法及系统 |
| CN111831980A (zh) * | 2019-04-23 | 2020-10-27 | 天津科技大学 | 一种基于dct和dwt变换的数字水印加密与检测算法 |
-
2021
- 2021-08-26 CN CN202110984947.0A patent/CN113434829B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101847251A (zh) * | 2010-06-13 | 2010-09-29 | 电子科技大学 | 一种基于混沌序列的数字水印嵌入和提取方法 |
| US20140307916A1 (en) * | 2011-12-20 | 2014-10-16 | Tencent Technology (Shenzhen) Company Limited | Method and device for localized blind watermark generation and detection |
| CN108492238A (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-04 | 小明太极（湖北）国漫文化有限公司 | 盲水印嵌入方法和提取方法 |
| CN108648134A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-12 | 鲁东大学 | 一种融合离散小波变换的空域彩色数字图像盲水印方法 |
| CN111831980A (zh) * | 2019-04-23 | 2020-10-27 | 天津科技大学 | 一种基于dct和dwt变换的数字水印加密与检测算法 |
| CN111768328A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-13 | 中国科学院自动化研究所 | 文本图像水印嵌入方法及系统、提取方法及系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张帅等: "一种基于DWT_DCT的数字图像盲水印算法", 《图形图像》 * |
| 蒋爱平等: "基于超混沌和DWT变换的灰度图像盲水印算法研究", 《黑龙江大学自然科学学报》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114418825A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-04-29 | 太平金融科技服务(上海)有限公司深圳分公司 | 图像处理方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN114418825B (zh) * | 2022-03-10 | 2022-07-22 | 太平金融科技服务(上海)有限公司深圳分公司 | 图像处理方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| CN116823583A (zh) * | 2023-08-24 | 2023-09-29 | 南京师范大学 | 一种基于遥感影像的水印嵌入与提取方法 |
| CN116823583B (zh) * | 2023-08-24 | 2023-11-17 | 南京师范大学 | 一种基于遥感影像的水印嵌入与提取方法 |
| CN117171158A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 太一云境技术有限公司 | 一种基于数字凭证的业务处理系统和方法 |
| CN117171158B (zh) * | 2023-11-02 | 2024-02-20 | 太一云境技术有限公司 | 一种基于数字凭证的业务处理系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113434829B (zh) | 2021-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113434829B (zh) | 数字盲水印嵌入方法、检测方法、存储介质、计算机设备 | |
| CN110084733B (zh) | 文本图像水印的嵌入方法及系统、提取方法及系统 | |
| Kundur et al. | Digital watermarking for telltale tamper proofing and authentication | |
| Al-Qershi et al. | Two-dimensional difference expansion (2D-DE) scheme with a characteristics-based threshold | |
| Wang et al. | Blind image data hiding based on self reference | |
| US7095873B2 (en) | Watermarking via quantization of statistics of overlapping regions | |
| Zhang et al. | A data hiding scheme based on multidirectional line encoding and integer wavelet transform | |
| Keshavarzian et al. | ROI based robust and secure image watermarking using DWT and Arnold map | |
| Malik et al. | Recovery based high capacity reversible data hiding scheme using even-odd embedding | |
| CN110232650B (zh) | 一种彩色图像水印嵌入方法、检测方法及系统 | |
| Al-Mansoori et al. | Robust watermarking technique based on DCT to protect the ownership of DubaiSat-1 images against attacks | |
| Seyyedi et al. | A Secure Steganography Method Based on Integer Lifting Wavelet Transform. | |
| Wang et al. | A novel fast self-restoration semi-fragile watermarking algorithm for image content authentication resistant to JPEG compression | |
| Lu et al. | A robust fractal color image watermarking algorithm | |
| Fan et al. | A Robust Watermarking Technique Resistant JPEG Compression. | |
| CN111861846A (zh) | 电子文档数字水印处理方法和系统 | |
| CN101122996A (zh) | 一种数字图像的水印嵌入、提取方法及装置 | |
| CN114359012B (zh) | 一种鲁棒的组合域彩色图像零水印嵌入和提取方法 | |
| Rakhmawati et al. | Blind Robust and Self-Embedding Fragile Image Watermarking for Image Authentication and Copyright Protection with Recovery Capability. | |
| CN113179407B (zh) | 基于帧间dct系数相关性的视频水印嵌入和提取方法及系统 | |
| CN111861847A (zh) | 一种运用dwt与sift的gf-2影像双重水印方法 | |
| Hana et al. | A robust multiple watermarking scheme based on the DWT | |
| Xiao et al. | Toward a better understanding of DCT coefficients in watermarking | |
| Mohan et al. | A robust digital image watermarking scheme using singular value decomposition (SVD), dither quantization and edge detection | |
| CN114630130A (zh) | 一种基于深度学习的换脸视频溯源方法及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |