CN114971993A - 一种基于云处理的扩频技术数字水印方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云处理的扩频技术数字水印方法及系统，属于数字水印领域；所述的方法根据水印图像像素点的二值性，分别选取两组服从标准正态分布、长度为n的伪随机序列作为水印信号S1根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列；S2形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像；S3从载体图像中提取水印；在对含有水印的载体图图像进行攻击测试，测试类型主要有白噪声、对图像部分剪切操作；并从测试后中提取水印图片；每次在提取完水印图片后，计算与原始图片之间的相关系数NC相比较，以此来判断二者之间的相关性；从提取的结果可以看出，白噪声对嵌入的水印信息不会造成很大影响，并且抵抗一定范围的剪切。

Description

一种基于云处理的扩频技术数字水印方法及系统

技术领域

本发明公开一种基于云处理的扩频技术数字水印方法及系统，涉及数字水印技术领域。

背景技术

近些年来云计算可谓是当前IT领域最热门的话题之一，它对网络、计算和存储等各种资源使用虚机化的方式，给用户提供了一直新型的，并且方便的资源使用方式，同时具有的资源可以灵活的扩展。伴随计算机网络和信息技术处理的发展迅速，在社会中多媒体信息在所占的比重越来越大、作用也越来越广泛，信息交互形式也变的越来丰富。当今在互联网上的每一位用户，都可以根据自己的意愿在合法的规则下，发布自己喜欢的多媒体作品(其中的作品有图像、音频、视频等)。但是人们在进行网上冲浪、网上购物，或其他有涉及到人隐私的操作，许多涉及到信息安全的问题也由此存在，例如某一图片的版权所有者A，其发布的图片作品上传到互联网上时，非版权所有者B其实是很容易的对其图片进行任意复制、修改、处理、传播，从而侵犯了图片的版权所有者A的合法权益。所以随着通信网络的发展，以及信息处理技术的进步，用户的信息安全、涉及到的盗版问题，造成版权纠纷问题越来越多，影响了人们的生活。所以对于图片(数字媒体作品)来说，这不是只是需要在法律层次上的保护，还需要技术上的进步。

数字水印的分类方式很多种，其中有半脆弱水印、脆弱水印等。什么是半脆弱水印，它虽说可以对信号的处理进行一些抵抗，如少量加噪声，JPEG压缩等。但是在受到攻击后，还是会遭到破坏。然而脆弱水印相比半脆弱水印，是将不可见的信息，嵌入到多媒体作品中，从而使多媒体作品内容得到保护与认证。但这类水印嵌入的水印信息，在多媒体作品传输或者变化时，产生转变。水印的方式有很多，其中各有利弊。

当今社会，云计算的快速发展，信息传播变化之快，在云上，数字水印仍可以起到一定的作用，如：图像信息的防伪，可以在云端通过对多媒体数字作品进行鉴定，使其内容得到完整性的保护，从而防止发生图片版权以及其他方面的纠纷。所以在图片的防护上，使用数字水印的方式，具有真正意义。

故现发明一种基于云处理的扩频技术数字水印方法及系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提供一种基于云处理的扩频技术数字水印方法及系统，所采用的技术方案为：一种基于云处理的扩频技术数字水印方法，所述的方法根据水印图像像素点的二值性，分别选取两组服从标准正态分布、长度为n的伪随机序列作为水印信号

S1根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列；

S2形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像；

S3从载体图像中提取水印。

所述S1根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列的具体步骤如下：

S101将原始图像转为YUV模式，将U层分量并且进行DCT变换；

S102设置尺度因子，控制嵌入强度。

所述S2形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像的具体步骤如下：

S201产生两个服从标准正态分布的随机序列k1、k2，根据嵌入的水印值选取序列进行嵌入；

S202按照Z字扫面法选取嵌入位置，修改图像块中相应位置的系数并保存；

S203对修改系数的图像块进行idct变换，将所有的图像块合并；

S204将嵌入水印的U层分量与Y层、V层分量合并，并且转换成原始图像类型，得到嵌入水印在载体图像。

所述S3从载体图像中提取水印的具体步骤如下：

S301将包含水印信息的载体图像转成成YUV模式，对U层分块并进行DCT变换；

S302提取嵌入位置改变后的数值，存储到矩阵p中，比较p与k1、k2的相似度，按照S201的规则提取出水印；

S303设用mark(i,j)保存提取出的像素值。

一种基于云处理的扩频技术数字水印系统，所述的系统具体包括序列选取模块、序号嵌入模块和水印提取模块：

序列选取模块：根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列；

序号嵌入模块：形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像；

水印提取模块：从载体图像中提取水印。

所述序列选取模块具体包括图像处理模块和嵌入调节模块：

图像处理模块：将原始图像转为YUV模式，将U层分量并且进行DCT变换；

嵌入调节模块：设置尺度因子，控制嵌入强度。

所述序号嵌入模块具体包括选择嵌入模块、嵌入处理模块、图像合并模块和分量处理模块：

选择嵌入模块：产生两个服从标准正态分布的随机序列k1、k2，根据嵌入的水印值选取序列进行嵌入；

嵌入处理模块：按照Z字扫面法选取嵌入位置，修改图像块中相应位置的系数并保存；

图像合并模块：对修改系数的图像块进行idct变换，将所有的图像块合并；

分量处理模块：将嵌入水印的U层分量与Y层、V层分量合并，并且转换成原始图像类型，得到嵌入水印在载体图像。

所述水印提取模具体包括分块变换模块、数值比对模块和像素保存模块：

S301将包含水印信息的载体图像转成成YUV模式，对U层分块并进行DCT变换；

S302提取嵌入位置改变后的数值，存储到矩阵p中，比较p与k1、k2的相似度，按照S201的规则提取出水印；

S303设用mark(i,j)保存提取出的像素值。

本发明的有益效果为：利用本发明方法，在对含有水印的载体图图像进行攻击测试，测试类型主要有白噪声、对图像部分剪切操作；并从测试后中提取水印图片；每次在提取完水印图片后，计算与原始图片之间的相关系数NC相比较，以此来判断二者之间的相关性；从提取的结果可以看出，白噪声对嵌入的水印信息不会造成很大影响，并且抵抗一定范围的剪切；

本发明方法鲁棒性相对较好，本文在彩色图片中嵌入水印信息后得到的载体图片，可以在一定程度上抵抗白噪声攻击、剪切攻击。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明方法实施例中水印嵌入的流程图；图2是本发明方法实施例中水印提取的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例一：

一种基于云处理的扩频技术数字水印方法，所述的方法根据水印图像像素点的二值性，分别选取两组服从标准正态分布、长度为n的伪随机序列作为水印信号

S1根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列；

S2形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像；

S3从载体图像中提取水印；

根据水印图像像素点的二值性，分别选取了两组服从标准正态分布、长度为n的伪随机序列作为水印信号；这样操作，原水印图像的能量就被分散到了一个充分大的频域范围内，使在每个频率上的值都很小，不容易被发现；

进一步的，所述S1根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列的具体步骤如下：

S101将原始图像转为YUV模式，将U层分量并且进行DCT变换；

S102设置尺度因子，控制嵌入强度，，所设置的尺度因子为30；

进一步的，所述S2形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像的具体步骤如下：

S201产生两个服从标准正态分布的随机序列k1、k2，根据嵌入的水印值选取序列进行嵌入；

S202按照Z字扫面法选取嵌入位置，修改图像块中相应位置的系数并保存；

S203对修改系数的图像块进行idct变换，将所有的图像块合并；

S204将嵌入水印的U层分量与Y层、V层分量合并，并且转换成原始图像类型，得到嵌入水印在载体图像；

首先按照S201产生两个服从标准正态分布的随机序列k1、k2，随机序列长度都为8；当嵌入的水印值为1，选取k1中的值作为进行嵌入；否则，选取k2中的值进行嵌入；

通过S2按照Z字扫面法选取嵌入位置，根据下方公式修改图像块中相应位置的系数，并且保存；

b^w＝b+ak

其中a为尺度因子，k为所选取的随机序列的值；

按照S203对修改了系数的图像块进行idct变换，将所有的图像块合并；

S204将嵌入了水印的U层分量与其他两个分量合并，并且转换成原始图像类型，从而得到嵌入了水印在载体图像；

设已经嵌入了水印信息的图像为M’，如今要从M’中把已经嵌入的水印信息提取出来，

再进一步的，所述S3从载体图像中提取水印的具体步骤如下：

S301将包含水印信息的载体图像转成成YUV模式，对U层分块并进行DCT变换；

S302提取嵌入位置改变后的数值，存储到矩阵p中，比较p与k1、k2的相似度，按照S201的规则提取出水印；

S303设用mark(i,j)保存提取出的像素值；

将包含水印信息的载体图像转成成YUV模式，对U层分块并进行DCT变换；

将嵌入位置改变后的数值提取出来，存储到矩阵p中，比较p与k1、k2的相似度，按照3的规则提取出水印；

设用mark(i,j)保存提取出的像素值；如果p与k1的相似度大于p与相似度，mark(i,j)＝1；否则mark(i,j)＝0；

提取出水印图像后，通常情况下要比较提取出来的水印图像与原始水印图像的相似度；提取出来的水印图像与原始水印图像二者之间的归一化相关系数NC＝0.9995，比较接近于1，能够比较明确地识别出所嵌入的水印信息；实验证明，该提取算法可以从未遭受攻击的包含水印信息的载体图像中提取出原始水印图像。

实施例二：

一种基于云处理的扩频技术数字水印系统，所述的系统具体包括序列选取模块、序号嵌入模块和水印提取模块：

序列选取模块：根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列；

序号嵌入模块：形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像；

水印提取模块：从载体图像中提取水印；

进一步的，所述序列选取模块具体包括图像处理模块和嵌入调节模块：

图像处理模块：将原始图像转为YUV模式，将U层分量并且进行DCT变换；

嵌入调节模块：设置尺度因子，控制嵌入强度；

进一步的，所述序号嵌入模块具体包括选择嵌入模块、嵌入处理模块、图像合并模块和分量处理模块：

选择嵌入模块：产生两个服从标准正态分布的随机序列k1、k2，根据嵌入的水印值选取序列进行嵌入；

嵌入处理模块：按照Z字扫面法选取嵌入位置，修改图像块中相应位置的系数并保存；

图像合并模块：对修改系数的图像块进行idct变换，将所有的图像块合并；

分量处理模块：将嵌入水印的U层分量与Y层、V层分量合并，并且转换成原始图像类型，得到嵌入水印在载体图像；

再进一步的，所述水印提取模具体包括分块变换模块、数值比对模块和像素保存模块：

S301将包含水印信息的载体图像转成成YUV模式，对U层分块并进行DCT变换；

S302提取嵌入位置改变后的数值，存储到矩阵p中，比较p与k1、k2的相似度，按照S201的规则提取出水印；

S303设用mark(i,j)保存提取出的像素值。

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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于云处理的扩频技术数字水印方法，其特征是所述的方法根据水印图像像素点的二值性，分别选取两组服从标准正态分布、长度为n的伪随机序列作为水印信号

S1根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列；

S2形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像；

S3从载体图像中提取水印。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述S1根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列的具体步骤如下：

S101将原始图像转为YUV模式，将U层分量并且进行DCT变换；

S102设置尺度因子，控制嵌入强度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述S2形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像的具体步骤如下：

S201产生两个服从标准正态分布的随机序列k1、k2，根据嵌入的水印值选取序列进行嵌入；

S202按照Z字扫面法选取嵌入位置，修改图像块中相应位置的系数并保存；

S203对修改系数的图像块进行idct变换，将所有的图像块合并；

S204将嵌入水印的U层分量与Y层、V层分量合并，并且转换成原始图像类型，得到嵌入水印在载体图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述S3从载体图像中提取水印的具体步骤如下：

S301将包含水印信息的载体图像转成成YUV模式，对U层分块并进行DCT变换；

S302提取嵌入位置改变后的数值，存储到矩阵p中，比较p与k1、k2的相似度，按照S201的规则提取出水印；

S303设用mark(i,j)保存提取出的像素值。

5.一种基于云处理的扩频技术数字水印系统，其特征是所述的系统具体包括序列选取模块、序号嵌入模块和水印提取模块：

序列选取模块：根据水印图像像素的二值性选取合适的随机序列；

序号嵌入模块：形成水印序号嵌入原始图像中，形成载体图像；

水印提取模块：从载体图像中提取水印。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征是所述序列选取模块具体包括图像处理模块和嵌入调节模块：

图像处理模块：将原始图像转为YUV模式，将U层分量并且进行DCT变换；

嵌入调节模块：设置尺度因子，控制嵌入强度。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征是所述序号嵌入模块具体包括选择嵌入模块、嵌入处理模块、图像合并模块和分量处理模块：

选择嵌入模块：产生两个服从标准正态分布的随机序列k1、k2，根据嵌入的水印值选取序列进行嵌入；

嵌入处理模块：按照Z字扫面法选取嵌入位置，修改图像块中相应位置的系数并保存；

图像合并模块：对修改系数的图像块进行idct变换，将所有的图像块合并；

分量处理模块：将嵌入水印的U层分量与Y层、V层分量合并，并且转换成原始图像类型，得到嵌入水印在载体图像。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征是所述水印提取模具体包括分块变换模块、数值比对模块和像素保存模块：

S301将包含水印信息的载体图像转成成YUV模式，对U层分块并进行DCT变换；

S302提取嵌入位置改变后的数值，存储到矩阵p中，比较p与k1、k2的相似度，按照S201的规则提取出水印；

S303设用mark(i,j)保存提取出的像素值。

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