CN113469862A - 用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法及图像复原方法 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供一种用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法及图像复原方法，通过对原始档案图像进行预处理，识别出有效信息区域，将有效信息区域进行分割，得到多个原始档案子图像，选取预设的原始对照图像作为数字水印，将原始数字水印图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一数字水印图像，分割为多个第一数字水印子图像，通过特征提取计算出第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系，再以频域方法将第一数字水印图像与原始档案图像叠加，得到嵌入数字水印的第一档案图像，不仅可以通过水印提取的方式判断档案图像是否被篡改，还可通过局部的图像还原，对篡改的图像进行复原，具有较好的推广价值。

Description

用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法及图像复原方法
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及数字水印技术领域，尤其涉及一种用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法及图像复原方法。
背景技术
科技的发展促进了数字图像的广泛应用，现在已经可以很方便地获取数字图像，并通过简单的方式完成对数字图像的修改。数字图像的处理方便一方面给人们带来了极大的便利，省去了物理介质的传输打印等过程；另一方面，数字图像的方便修改为非法使用，随意篡改数字图像带了方便，使得针对数字图像的作弊方式越来越多种多样，尤其对于档案扫描图像来说，局部细微的篡改就可能造成档案信息产生极大的偏差，对档案信息的正确性和安全性造成损害。
目前，已经有多种方式实现对档案图像的篡改定位。但是，目前尚没有方法在检测出档案图像存在的篡改的情况下，对档案图像进行复原。
发明内容
有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法及图像复原方法，以解决在检测出档案图像存在的篡改的情况下，对档案图像进行复原的问题。
基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，包括：
对原始档案图像进行预处理，识别出原始档案图像中的有效信息区域；
将原始档案图像中的有效信息区域进行分割，得到多个原始档案子图像；
提取各原始档案子图像的图像特征；
选取预设的原始对照图像作为数字水印，将原始数字水印图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一数字水印图像，所述第一数字水印图像的尺寸与所述原始档案图像中的有效信息区域相匹配；
根据各原始档案子图像的区域，将第一数字水印图像分割为多个第一数字水印子图像，各所述第一数字水印子图像分别与各所述原始档案子图像一一对应；
提取各第一数字水印子图像的图像特征，将其与对应的原始档案子图像的图像特征进行匹配，计算出各第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系；
将第一数字水印图像以频域方法与原始档案图像叠加，得到嵌入数字水印的第一档案图像；
将各所述对应关系与所述第一档案图像进行关联并记录。
优选地，将第一数字水印图像以频域方法与原始档案图像叠加包括：
将原始档案图像进行频域变换，得到变换后的频域图像；
将编码处理后的第一数字水印图像与频域图像的频谱叠加；
对叠加后的频谱进行逆频域变换，得到叠加数字水印后的第一档案图像。
优选地，频域变换包括离散傅里叶变换，所述逆频域变换包括逆傅里叶变换。
优选地，本方法还包括：
将得到的各所述对应关系与编码算法进行加密封存，得到加密离线数据包；
将加密离线数据包与第一档案图像打包处理。
优选地，本方法还包括：
将得到的各所述对应关系与编码算法整合后转换为原始二维码图像；
基于识别出的原始档案图像中的有效信息区域，得到原始档案图像的空白信息区域；
将原始二维码图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一二维码图像，所述第一二维码图像的尺寸与所述原始档案图像中的空白信息区域相匹配；
将第一二维码图像以频域方法与第一档案图像叠加，得到嵌入数字水印和二维码的第二档案图像。
优选地，选取预设的原始对照图像作为数字水印包括：
从图像库中随机抽选图像作为原始对照图像，并输出抽选图像的序列号；
所述加密离线数据包中还包括抽选图像的序列号。
本说明书还提供一种用于档案扫描的防篡改图像复原方法，基于上述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，本图像复原方法包括：
依据嵌入数字水印时采用的频域方法，对目标档案图像进行水印提取，得到解码前的目标数字水印图像；
将目标数字水印图像与第一数字水印图像进行进行比对，得到其存在差异的区域；
判断存在差异的区域所对应的第一数字水印子图像；
根据第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系，对对应的第一数字水印子图像进行还原处理，得到对应的原始档案子图像；
将该原始档案子图像替换掉目标档案图像中对应区域的图像，得到复原档案图像。
优选地，得到解码前的目标数字水印图像前，本方法还包括：
对目标档案图像进行水印提取，得到原始二维码图像；
对原始二维码图像进行解码，得到抽选图像的序列号、各所述对应关系与编码算法；
通过抽选图像的序列号，得到原始对照图像，并通过编码算法，得到第一数字水印图像。
从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法及图像复原方法，通过对原始档案图像进行预处理，识别出有效信息区域，将有效信息区域进行分割，得到多个原始档案子图像，选取预设的原始对照图像作为数字水印，将原始数字水印图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一数字水印图像，分割为多个第一数字水印子图像，通过特征提取计算出第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系，再以频域方法将第一数字水印图像与原始档案图像叠加，得到嵌入数字水印的第一档案图像，不仅可以通过水印提取的方式判断档案图像是否被篡改，还可通过局部的图像还原，对篡改的图像进行复原，具有较好的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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说明书一个或多个实施例，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为本说明书一个或多个实施例的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法流程示意图；
图2为本说明书一个或多个实施例的用于档案扫描的防篡改图像复原方法流程示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本公开进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本说明书实施例提供一种用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，包括以下步骤：
S101对原始档案图像进行预处理，识别出原始档案图像中的有效信息区域；
上述有效信息区域，是指档案图像中具有实际价值的信息所在的区域，相对的，档案图像中的空白区域则不属于有效信息区域。
S102将原始档案图像中的有效信息区域进行分割，得到多个原始档案子图像；
S103提取各原始档案子图像的图像特征；
由于档案图像中多为文字信息，在对原始档案子图像进行特征提取时，可进行对比度和色度处理，提取得到文字信息对应的像素坐标值信息。
S104选取预设的原始对照图像作为数字水印，将原始数字水印图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一数字水印图像，所述第一数字水印图像的尺寸与所述原始档案图像中的有效信息区域相匹配；
举例来说，编码算法采用随机序列数编码，编码算法中还可包括水印能量分布参数。
S105根据各原始档案子图像的区域，将第一数字水印图像分割为多个第一数字水印子图像，各所述第一数字水印子图像分别与各所述原始档案子图像一一对应；
S106提取各第一数字水印子图像的图像特征，将其与对应的原始档案子图像的图像特征进行匹配，计算出各第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系；
上述第一数字水印子图像的图像特征，可通过选取多个指定颜色像素点的方式，得出指定颜色像素点的坐标值，并将其与档案图像中的文字信息对应的像素坐标值信息进行计算对应，生成像素点坐标值之间的数学对应关系，使指定颜色像素点的坐标值能够计算出对应的文字信息对应的像素坐标值信息，从而还原出文字信息，但该方法计算量较大，故不适用于大面积的图像篡改，该缺陷有待后续研发中解决。
S107将第一数字水印图像以频域方法与原始档案图像叠加，得到嵌入数字水印的第一档案图像；
S108将各所述对应关系与所述第一档案图像进行关联并记录。
本说明书实施例提供的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，通过对原始档案图像进行预处理，识别出有效信息区域，将有效信息区域进行分割，得到多个原始档案子图像，选取预设的原始对照图像作为数字水印，将原始数字水印图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一数字水印图像，分割为多个第一数字水印子图像，通过特征提取计算出第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系，再以频域方法将第一数字水印图像与原始档案图像叠加，得到嵌入数字水印的第一档案图像，不仅可以通过水印提取的方式判断档案图像是否被篡改，还可通过局部的图像还原，对篡改的图像进行复原，具有较好的推广价值。
作为一种实施方式，将第一数字水印图像以频域方法与原始档案图像叠加包括：
将原始档案图像进行频域变换，得到变换后的频域图像；
将编码处理后的第一数字水印图像与频域图像的频谱叠加；
对叠加后的频谱进行逆频域变换，得到叠加数字水印后的第一档案图像。
相比于相对于空域方法，频域加盲水印的方法隐匿性更强，抵抗攻击能力更强。
作为一种实施方式，频域变换包括离散傅里叶变换，所述逆频域变换包括逆傅里叶变换，举例来说，也可采用其他频域变换方式。
作为一种实施方式，本方法还包括：
将得到的各所述对应关系与编码算法进行加密封存，得到加密离线数据包；
将加密离线数据包与第一档案图像打包处理。
在进行数据传输时，需将加密离线数据包与第一档案图像打包传输。
作为一种实施方式，本方法还包括：
将得到的各所述对应关系与编码算法整合后转换为原始二维码图像；
基于识别出的原始档案图像中的有效信息区域，得到原始档案图像的空白信息区域；
将原始二维码图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一二维码图像，所述第一二维码图像的尺寸与所述原始档案图像中的空白信息区域相匹配；
将第一二维码图像以频域方法与第一档案图像叠加，得到嵌入数字水印和二维码的第二档案图像。
考虑到加密离线数据包容易在被进行档案图像篡改时做分离处理，故本方法中再嵌入一层二维码信息，由于二维码信息具有较高的攻击抵抗能力和隐蔽性，即便二维码信息丢失一小部分(如10％以下)，也有很大概率正常读取，且对档案图像进行篡改的人员往往不会对空白信息区域进行篡改，二维码信息能够得到较好的保存。
作为一种实施方式，选取预设的原始对照图像作为数字水印包括：
从图像库中随机抽选图像作为原始对照图像，并输出抽选图像的序列号；
所述加密离线数据包中还包括抽选图像的序列号。
通过上述方法，在进行档案图像的验证和复原时，只需要连接到图像库，不需要联网获取编码算法、对应关系等数据，提高了本方法的可用性。
本说明书实施例还提供一种用于档案扫描的防篡改图像复原方法，基于上述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，本图像复原方法包括：
S201依据嵌入数字水印时采用的频域方法，对目标档案图像进行水印提取，得到解码前的目标数字水印图像；
S202将目标数字水印图像与第一数字水印图像进行进行比对，得到其存在差异的区域；
S203判断存在差异的区域所对应的第一数字水印子图像；
S204根据第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系，对对应的第一数字水印子图像进行还原处理，得到对应的原始档案子图像；
S205将该原始档案子图像替换掉目标档案图像中对应区域的图像，得到复原档案图像。
作为一种实施方式，得到解码前的目标数字水印图像前，本复原方法还包括：
对目标档案图像进行水印提取，得到原始二维码图像；
对原始二维码图像进行解码，得到抽选图像的序列号、各所述对应关系与编码算法；
通过抽选图像的序列号，得到原始对照图像，并通过编码算法，得到第一数字水印图像。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，其特征在于，包括：
对原始档案图像进行预处理，识别出原始档案图像中的有效信息区域；
将原始档案图像中的有效信息区域进行分割，得到多个原始档案子图像；
提取各原始档案子图像的图像特征；
选取预设的原始对照图像作为数字水印，将原始数字水印图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一数字水印图像，所述第一数字水印图像的尺寸与所述原始档案图像中的有效信息区域相匹配；
根据各原始档案子图像的区域，将第一数字水印图像分割为多个第一数字水印子图像，各所述第一数字水印子图像分别与各所述原始档案子图像一一对应；
提取各第一数字水印子图像的图像特征，将其与对应的原始档案子图像的图像特征进行匹配，计算出各第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系；
将第一数字水印图像以频域方法与原始档案图像叠加，得到嵌入数字水印的第一档案图像；
将各所述对应关系与所述第一档案图像进行关联并记录。
2.根据权利要求1所述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，其特征在于，所述将第一数字水印图像以频域方法与原始档案图像叠加包括：
将原始档案图像进行频域变换，得到变换后的频域图像；
将编码处理后的第一数字水印图像与频域图像的频谱叠加；
对叠加后的频谱进行逆频域变换，得到叠加数字水印后的第一档案图像。
3.根据权利要求2所述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，其特征在于，所述频域变换包括离散傅里叶变换，所述逆频域变换包括逆傅里叶变换。
4.根据权利要求1所述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，其特征在于，所述方法还包括：
将得到的各所述对应关系与编码算法进行加密封存，得到加密离线数据包；
将加密离线数据包与第一档案图像打包处理。
5.根据权利要求4所述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，其特征在于，所述方法还包括：
将得到的各所述对应关系与编码算法整合后转换为原始二维码图像；
基于识别出的原始档案图像中的有效信息区域，得到原始档案图像的空白信息区域；
将原始二维码图像以指定编码算法进行编码处理，得到编码处理后的第一二维码图像，所述第一二维码图像的尺寸与所述原始档案图像中的空白信息区域相匹配；
将第一二维码图像以频域方法与第一档案图像叠加，得到嵌入数字水印和二维码的第二档案图像。
6.根据权利要求5所述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，其特征在于，所述选取预设的原始对照图像作为数字水印包括：
从图像库中随机抽选图像作为原始对照图像，并输出抽选图像的序列号；
所述加密离线数据包中还包括抽选图像的序列号。
7.一种用于档案扫描的防篡改图像复原方法，其特征在于，基于如权利要求6所述的用于档案扫描的防篡改数字水印嵌入方法，所述图像复原方法包括：
依据嵌入数字水印时采用的频域方法，对目标档案图像进行水印提取，得到解码前的目标数字水印图像；
将目标数字水印图像与第一数字水印图像进行进行比对，得到其存在差异的区域；
判断存在差异的区域所对应的第一数字水印子图像；
根据第一数字水印子图像和与其对应的原始档案子图像之间的对应关系，对对应的第一数字水印子图像进行还原处理，得到对应的原始档案子图像；
将该原始档案子图像替换掉目标档案图像中对应区域的图像，得到复原档案图像。
8.根据权利要求7所述的用于档案扫描的防篡改图像复原方法，其特征在于，得到解码前的目标数字水印图像前，所述方法还包括：
对目标档案图像进行水印提取，得到原始二维码图像；
对原始二维码图像进行解码，得到抽选图像的序列号、各所述对应关系与编码算法；
通过抽选图像的序列号，得到原始对照图像，并通过编码算法，得到第一数字水印图像。
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