CN117745509B - 基于傅立叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质 - Google Patents
基于傅立叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117745509B CN117745509B CN202410186429.8A CN202410186429A CN117745509B CN 117745509 B CN117745509 B CN 117745509B CN 202410186429 A CN202410186429 A CN 202410186429A CN 117745509 B CN117745509 B CN 117745509B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- watermark
- image
- embedded
- representing
- original image
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 72
- 230000009466 transformation Effects 0.000 title claims abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 28
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 13
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 11
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 6
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 6
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Editing Of Facsimile Originals (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
本发明公开了基于傅立叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质，涉及数字水印嵌入技术领域，该方法包括：对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，得到与待嵌数字水印对应并进行编码处理后的第一水印；将第一图像的亮度分量进行傅立叶变换，得到第一图像在频域中的多个频率分量；对嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅立叶变换处理，得到嵌入第一水印的多个频率分量在空间域的第二图像，并将第二图像确定为在原始图像中嵌入待嵌数字水印的水印图像；上述方案增强了水印对攻击的抵抗力，并优化了水印嵌入过程，减少对原始图像质量的影响，同时改善了隐蔽性，还提高了计算效率，实现了水印鲁棒性和隐蔽性之间的有效平衡。
Description
技术领域
本发明涉及数字水印嵌入技术领域，更具体地说，它涉及基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质。
背景技术
数字水印技术是信息隐藏领域的一个重要分支，它通过在数字媒体，如图片、视频或音频中嵌入隐蔽的标记或信息来实现版权保护、身份验证和数据完整性等目的；传统的数字水印技术主要分为两类：空间域技术和频域技术；其中，空间域技术直接在图像的像素级别上嵌入水印，而频域技术（如离散余弦变换（DCT）、离散傅里叶变换（DFT）和离散小波变换（DWT））则在图像的频率成分上进行操作。
在空间域技术中，水印的嵌入可能会明显降低原始图像的质量；频域技术在嵌入和提取水印时需要复杂的计算，导致高计算成本和效率低下；且上述两种方式还存在以下的缺点：1.容易受到攻击：传统水印技术容易受到各种攻击，如压缩、裁剪、滤波等，这会影响水印的可检测性和完整性；2.水印的隐蔽性：在某些应用场景中，水印的隐蔽性不足，容易被发现并去除；3.鲁棒性与安全性平衡：很难在保持水印隐蔽性的同时确保其鲁棒性和安全性，这在抵御高级篡改攻击时尤其成问题。
发明内容
本发明的目的在于提供基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
第一方面，本申请提供了基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，包括以下具体步骤：
获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，得到与待嵌数字水印对应并进行编码处理后的第一水印；
对原始图像进行预处理，得到与原始图像对应并经过预处理后的第一图像，并将第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，得到第一图像在频域中的多个频率分量；
将预置强度的第一水印嵌入满足预设条件的各个频率分量中，得到第一图像对应并嵌入第一水印的多个频率分量；
对嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅里叶变换处理，得到嵌入第一水印的多个频率分量在空间域的第二图像，并将第二图像确定为在原始图像中嵌入待嵌数字水印的水印图像。
本发明的有益效果是：在本方案中，采取的是通过频域技术实现在图像中嵌入水印，但相比传统的频域技术，本方案首先对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，在确保第一水印的唯一性和难以预测性的同时，增加了第一水印的抗干扰能力，即使在水印图像受到一定程度的损坏时，也能够正确的提取出第一水印的信息；其次，原始图像的预处理是使原始图像具备更好嵌入水印的条件；接着，对第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，由于人眼对亮度分量变化的敏感度高于色度，Cb和Cr分量，在亮度分量中嵌入可以实现水印更加隐蔽的效果；最后，通过预置强度的第一水印，第一水印的强度越大，其在图像中的鲁棒性越强，但同时也可能对原图像的视觉质量产生更大影响，因此预置强度的第一水印提高其在图像中的来鲁棒性，并降低对原图像的视觉质量影响；同时在满足预设条件的各个频率分量中嵌入第一水印，通过精准的嵌入位置的选择，增强了水印对攻击的抵抗力。
在本方案中，通过在频域中嵌入水印并采用独特的嵌入机制具有以下好处；首先，鲁棒性的增强：通过在频域中精确选择嵌入水印的位置和方式，增强了水印对攻击的抵抗力；其次，保护图像质量：通过调整水印的嵌入强度和使用峰值信噪比（PSNR）为指标，优化了水印嵌入过程，减少对原始图像质量的影响；接着，改善隐蔽性：利用伪随机序列和特定的嵌入策略，提高了水印的隐蔽性，使其难以被察觉和去除；然后，计算效率的提高：通过优化算法和计算过程，减少了水印嵌入和检测所需的计算资源和时间；最后，平衡鲁棒性与隐蔽性：通过先进的算法设计，实现了水印鲁棒性和隐蔽性之间的有效平衡。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，上述获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，具体为：
利用PseudoGen函数并基于预置的种子值生成伪随机二进制序列；
利用错误更正编码对伪随机二进制序列进行错误纠正。
采用上述进一步方案的有益效果是：使用PseudoGen函数，基于特定的种子值生成一个伪随机二进制序列，种子值确保了水印的唯一性和难以预测性，因此种子值的选择对于水印的安全性至关重要；对于编码处理：使用错误更正编码，如Reed-Solomon编码，增加了水印的抗干扰能力，即使在图像受到一定程度的损害时，也能正确提取水印信息。
进一步，上述对原始图像进行预处理，得到与原始图像对应并经过预处理后的第一图像，具体为：
将原始色彩空间的原始图像转化为YCbCr色彩空间的原始图像；
对YCbCr色彩空间的原始图像的分辨率进行调整，实现原始图像的分辨率与第一水印的分辨率满足预设嵌入条件，并将经过色彩空间转化和分辨率调整的原始图像确定为第一图像。
采用上述进一步方案的有益效果是：将原始色彩空间的图像，如RGB色彩空间，转换为YCbCr色彩空间，转换到YCbCr色彩空间是因为人眼对亮度分量，即Y分量变化的敏感度高于色度，即Cb分量和Cr分量，这使得在Y分量上嵌入水印更隐蔽；对于原始图像分辨率的调整，根据水印的大小和复杂度调整图像的分辨率，以便更好地嵌入水印。
进一步，上述方法还包括：
从满足预设条件的各个频率分量中提取得到嵌入频域特征，嵌入频域特征表征了嵌入第一水印后各个频率分量的幅度信息和相位信息；
根据嵌入频域特征和第一水印的原始频域特征，计算得到嵌入频域特征与原始频域特征之间的相关系数；
根据相关系数对水印图像中是否存在第一水印进行判断，以及对存在的第一水印的完整性进行判断。
采用上述进一步方案的有益效果是：在定位的区域内，即在满足预设条件的各个频率分量内，提取相关的频域特征，这些特征包括特定频率分量的幅度和相位信息；将提取的频域特征与原始水印的特征进行比较，可以通过计算它们之间的相关系数，相关系数的分析目的是确定图像中是否存在与原始水印匹配的模式。
进一步，上述方法还包括：
若相关系数小于预置第一阈值，判定水印图像中不存在第一水印；
若相关系数不小于预置第一阈值且小于预置第二阈值，判定水印图像中存在第一水印，且第一水印被破坏，预置第二阈值大于预置第一阈值；
若相关系数不小于预置第二阈值，判定水印图像中存在第一水印，且第一水印未被破坏。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设定阈值来判断相关系数是否足够高，以确认水印的存在；判定条件还可以是相关系数高于阈值，但低于某个更高的标准，可能表明水印部分损坏。
进一步，上述第一水印具体为：
；
其中，；/>；
式中，表示第一水印的水印矩阵中的元素，/>表示/>个二进制元素的行向量中的第/>个元素，/>表示原始图像以/>为中心元素的3*3的矩阵元素位置，/>和/>表示-1或0或1，/>和n表示矩阵/>的大小，/>表示实现半径，/>表示行向量的长度；
水印图像具体为：
；
式中，表示水印图像，/>表示原始图像，/>表示第一水印，表示实现强度因子。
进一步，上述实现半径具体为：
；
式中，表示实现半径，/>表示原图像与处理后图像之间均方误差；
相关系数具体为：
；
式中，表示相关系数，*表示复数共轭，/>表示相关系数的复数共轭，N表示向量长度，m表示滞后值；/>表示向量u的均值；/>表示的是共轭向量v的均值。
第二方面，本申请提供了基于傅里叶变换的数字水印嵌入系统，应用于第一方面中任一项的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，该系统具体包括：
第一模块，用于获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，得到与待嵌数字水印对应并进行编码处理后的第一水印；
第二模块，用于对原始图像进行预处理，得到与原始图像对应并经过预处理后的第一图像，并将第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，得到第一图像在频域中的多个频率分量；
第三模块，用于将预置强度的第一水印嵌入满足预设条件的各个频率分量中，得到第一图像对应并嵌入第一水印的多个频率分量；
第四模块，用于对嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅里叶变换处理，得到嵌入第一水印的多个频率分量在空间域的第二图像，并将第二图像确定为在原始图像中嵌入待嵌数字水印的水印图像。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现第一方面中任一项的方法。
第四方面，本申请提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面中任一项的方法。
与现有技术相比，本发明至少具有以下的有益效果：
在本申请中，采取的是通过频域技术实现在图像中嵌入水印，但相比传统的频域技术，本方案首先对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，在确保第一水印的唯一性和难以预测性的同时，增加了第一水印的抗干扰能力，即使在水印图像受到一定程度的损坏时，也能够正确的提取出第一水印的信息；其次，原始图像的预处理是使原始图像具备更好嵌入水印的条件；接着，对第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，由于人眼对亮度分量变化的敏感度高于色度，Cb和Cr分量，在亮度分量中嵌入可以实现水印更加隐蔽的效果；最后，通过预置强度的第一水印，第一水印的强度越大，其在图像中的鲁棒性越强，但同时也可能对原图像的视觉质量产生更大影响，因此预置强度的第一水印提高其在图像中的来鲁棒性，并降低对原图像的视觉质量影响；同时在满足预设条件的各个频率分量中嵌入第一水印，通过精准的嵌入位置的选择，增强了水印对攻击的抵抗力。
在本申请中，通过在频域中嵌入水印并采用独特的嵌入机制具有以下好处；首先，鲁棒性的增强：通过在频域中精确选择嵌入水印的位置和方式，增强了水印对攻击的抵抗力；其次，保护图像质量：通过调整水印的嵌入强度和使用峰值信噪比（PSNR）为指标，优化了水印嵌入过程，减少对原始图像质量的影响；接着，改善隐蔽性：利用伪随机序列和特定的嵌入策略，提高了水印的隐蔽性，使其难以被察觉和去除；然后，计算效率的提高：通过优化算法和计算过程，减少了水印嵌入和检测所需的计算资源和时间；最后，平衡鲁棒性与隐蔽性：通过先进的算法设计，实现了水印鲁棒性和隐蔽性之间的有效平衡。
在本申请中，使用PseudoGen函数，基于特定的种子值生成一个伪随机二进制序列，种子值确保了水印的唯一性和难以预测性，因此种子值的选择对于水印的安全性至关重要；对于编码处理：使用错误更正编码，如Reed-Solomon编码，增加了水印的抗干扰能力，即使在图像受到一定程度的损害时，也能正确提取水印信息；同时将原始色彩空间的图像，如RGB色彩空间，转换为YCbCr色彩空间，转换到YCbCr色彩空间是因为人眼对亮度分量，即Y分量变化的敏感度高于色度，即Cb分量和Cr分量，这使得在Y分量上嵌入水印更隐蔽；对于原始图像分辨率的调整，根据水印的大小和复杂度调整图像的分辨率，以便更好地嵌入水印。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明实施例中嵌入方法的方法流程图；
图2为本发明实施例中嵌入系统的连接示意图；
图3为本发明实施例中电子设备的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
实施例1：本实施例提供基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，如图1所示，包括以下具体步骤：
S1，获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，得到与待嵌数字水印对应并进行编码处理后的第一水印。
具体地，可以使用表示伪随机生成器的种子的密钥k，获得具有个二进制元素的行向量v，行向量v则为待嵌数字水印。
可选的，上述获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，具体为：
S11，利用PseudoGen函数并基于预置的种子值生成伪随机二进制序列。
S12，利用错误更正编码对伪随机二进制序列进行错误纠正。
其中，可以使用PseudoGen函数并基于特定的种子值生成一个伪随机二进制序列，种子值确保了水印的唯一性和难以预测性，因此种子值的选择对于水印的安全性至关重要；对于编码处理：使用错误更正编码，可以是Reed-Solomon编码，进行编码后可以增加了水印的抗干扰能力，即使在图像受到一定程度的损害时，也能正确提取水印信息。
S2，对原始图像进行预处理，得到与原始图像对应并经过预处理后的第一图像，并将第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，得到第一图像在频域中的多个频率分量。
可选的，上述对原始图像进行预处理，得到与原始图像对应并经过预处理后的第一图像，具体为：
S21，将原始色彩空间的原始图像转化为YCbCr色彩空间的原始图像。
S22，对YCbCr色彩空间的原始图像的分辨率进行调整，实现原始图像的分辨率与第一水印的分辨率满足预设嵌入条件，并将经过色彩空间转化和分辨率调整的原始图像确定为第一图像。
其中，在原始色彩空间一般来讲是RGB色彩空间，由于人眼对亮度分量，即Y分量变化的敏感度高于色度，则需要将RGB色彩空间转换为YCbCr色彩空间；具体地，这使得在Y分量上嵌入水印更隐蔽；对于原始图像分辨率的调整，根据水印的大小和复杂度调整图像的分辨率，以便更好地嵌入水印。
S3，将预置强度的第一水印嵌入满足预设条件的各个频率分量中，得到第一图像对应并嵌入第一水印的多个频率分量。
其中，对处理后的第一图像的Y分量进行傅里叶变换，即从空间域转换到频域；傅里叶变换是因为它将图像分解为不同频率的成分，允许在不同层面上操作图像；具体地，由于中低频区域对图像的视觉内容影响较小，且在常见的图像处理（如压缩、缩放）中更稳定，则满足预设条件的各个频率分量，即：在频域中选择中低频区域进行水印嵌入。
进一步，水印的嵌入则是将编码后的水印嵌入选择的频率分量中；具体地，这通常涉及修改这些频率分量的幅度或相位，幅度嵌入较直观，但可能更容易被检测；相位嵌入则更隐蔽，但可能在某些处理下不够稳定。
进一步，对于第一水印的强度调整，可以根据预先设定的峰值信噪比（PSNR）调整水印的强度；其中，PSNR是衡量图像质量损失的一个重要指标，水印的强度越大，其在图像中的鲁棒性越强，但同时也可能对原图像的视觉质量产生更大影响。
S4，对嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅里叶变换处理，得到嵌入第一水印的多个频率分量在空间域的第二图像，并将第二图像确定为在原始图像中嵌入待嵌数字水印的水印图像。
其中，将嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅里叶变换，即对嵌入水印后的频域图像进行逆傅里叶变换，并将其转换回空间域；同时，由于上述步骤中存在进行的色彩空间的转换的情景，因此在存在色彩空间转换的情景下还需要进行色彩空间还原，即如果进行了色彩空间转换，则将处理后的Y分量与原始的Cb和Cr分量合并，转换回RGB色彩空间；具体地，最终输出经过上述步骤处理完成的图像，即保存或传输含有水印的图像（水印图像）。
可选的，上述方法还可以包括：
S5，从满足预设条件的各个频率分量中提取得到嵌入频域特征，嵌入频域特征表征了嵌入第一水印后各个频率分量的幅度信息和相位信息。
其中，可以使用wmblindcorr函数在频域中分析图像，寻找可能的水印信号，该函数的核心是识别与原始水印相匹配的频域特征；使用wmblindcorr函数时可以选择与嵌入水印时相同的频率范围和强度参数，以确保能够准确地检测到水印；进一步，还需要对图像进行频域转换，输入图像首先被转换到频域，即如果图像已经在YCbCr色彩空间，只需对Y分量（亮度）进行傅里叶变换，如果是RGB格式，需要先转换为YCbCr格式。
进一步，对于上述的wmblindcorr函数在频域中分析图像，首先将水印图像转换到DFT频域中，通过对嵌入过程逆变换，具体过程如下：
1.初始化用于存储提取的向量 R1 和3*3矩阵 L；2.提取向量 R1。
利用嵌入时的坐标：；/>。
获取提取时坐标：；/>。
提取向量：L[g,h]=S[xi+g,yi+h]，R1[0，]=max（L）。
对于上式中的各个j，计算坐标 (xi, yi)，然后使用3x3邻域的最大值填充矩阵L。最后，将该向量的最大值存储在 R1 中，这里g、h取-1或0或1；S是水印图像DFT频域图；最后利用提取的向量R1与嵌入水印向量l计算相关系数即完成分析图像的步骤。
具体地，在频域中，根据水印嵌入时选择的特定频率区域，定位可能含有水印信息的区域，再进行提取频域特征，水印嵌入时选择的频率区域往往是中低频区域，因为这些区域对图像内容的影响较小且在常见的图像处理中更稳定：即在定位的区域内，提取相关的频域特征，这些特征包括特定频率分量的幅度和相位信息。
S6，根据嵌入频域特征和第一水印的原始频域特征，计算得到嵌入频域特征与原始频域特征之间的相关系数。
其中，将提取的频域特征与原始水印的特征进行比较，通常是通过计算它们之间的相关系数，相关性分析的目的是确定图像中是否存在与原始水印匹配的模式。
S7，根据相关系数对水印图像中是否存在第一水印进行判断，以及对存在的第一水印的完整性进行判断。
可选的，上述方法还包括：
S71，若相关系数小于预置第一阈值，判定水印图像中不存在第一水印。
S72，若相关系数不小于预置第一阈值且小于预置第二阈值，判定水印图像中存在第一水印，且第一水印被破坏，预置第二阈值大于预置第一阈值。
S73，若相关系数不小于预置第二阈值，判定水印图像中存在第一水印，且第一水印未被破坏。
其中，可以通过设定一个阈值来判断相关系数是否足够高，以确认水印的存在，具体地，阈值的设定通常基于实验数据和预期的误报率，并且阈值的设定需要平衡检测的准确性和假阳性率，这通常也是需要通过大量实验数据来确定，实际实施时视情况而定；根据相关性分析的结果评估水印的完整性，如果相关系数高于阈值，但低于某个更高的标准，可能表明水印部分损坏；而高相关性（相关系数大于预置第二阈值）则表明水印存在且未被破坏。
可选的，上述第一水印具体为：
；
其中，；/>；
式中，表示第一水印的水印矩阵中的元素，/>表示使用伪随机生成器种子获得的具有/>个二进制元素的行向量v中的第/>个元素，/>表示原始图像以/>为中心元素的3*3的矩阵元素位置，/>和/>表示-1或0或1，/>和n表示矩阵/>的大小，/>表示实现半径，/>表示行向量的长度。
进一步，上述的水印图像具体为：
；
式中，表示水印图像，/>表示原始图像，/>表示第一水印，表示实现强度因子。
可选的，上述实现半径具体为：
；
式中，表示实现半径，/>表示原图像与处理后图像之间均方误差。
可选的，上述相关系数具体为：
；
式中，表示相关系数，*表示复数共轭，/>表示相关系数的复数共轭，N表示向量长度，m表示滞后值；/>表示向量u的均值；/>表示的是共轭向量v的均值。
其中，相关系数的计算是通过嵌入频域特征和原始频域特征，嵌入频域特征即通过提取的向量u表示，原始频域特征即是通过行向量v表示，则是表示提取的向量u与原始密钥作为种子的伪随机生成器生成的行向量v之间的互协方差，即计算的相关系数；具体地，本申请中默认行为是计算所有可能的滞后值；例如m>0 时，/>表示提取的向量在向左滞后 m个位置后的元素，即在提取的向量/>中，从索引/> 处取得元素。
实施例2：
本实施例提供了基于傅里叶变换的数字水印嵌入系统，应用于实施例1中任一项的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，如图2所示，该系统具体包括：
第一模块，用于获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，得到与待嵌数字水印对应并进行编码处理后的第一水印。
第二模块，用于对原始图像进行预处理，得到与原始图像对应并经过预处理后的第一图像，并将第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，得到第一图像在频域中的多个频率分量。
第三模块，用于将预置强度的第一水印嵌入满足预设条件的各个频率分量中，得到第一图像对应并嵌入第一水印的多个频率分量。
第四模块，用于对嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅里叶变换处理，得到嵌入第一水印的多个频率分量在空间域的第二图像，并将第二图像确定为在原始图像中嵌入待嵌数字水印的水印图像。
实施例3：
本实施例提供了一种电子设备，如图3所示，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现实施例1中任一项的方法。
实施例4：
本实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行实施例1中任一项的方法。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、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.基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，得到与待嵌数字水印对应并进行编码处理后的第一水印；
对原始图像进行预处理，得到与所述原始图像对应并经过预处理后的第一图像，并将所述第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，得到所述第一图像在频域中的多个频率分量；
将预置强度的所述第一水印嵌入满足预设条件的各个频率分量中，得到所述第一图像对应并嵌入第一水印的多个频率分量，所述预设条件为频率分量位于中低频区域；
对所述嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅里叶变换处理，得到嵌入第一水印的多个频率分量在空间域的第二图像，并将所述第二图像确定为在原始图像中嵌入待嵌数字水印的水印图像。
2.根据权利要求1所述的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，所述获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，具体为：
利用PseudoGen函数并基于预置的种子值生成伪随机二进制序列；
利用错误更正编码对所述伪随机二进制序列进行错误纠正。
3.根据权利要求1所述的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，所述对原始图像进行预处理，得到与所述原始图像对应并经过预处理后的第一图像，具体为：
将原始色彩空间的原始图像转化为YCbCr色彩空间的原始图像；
对YCbCr色彩空间的原始图像的分辨率进行调整，实现原始图像的分辨率与第一水印的分辨率满足预设嵌入条件，并将经过色彩空间转化和分辨率调整的原始图像确定为第一图像。
4.根据权利要求1所述的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，所述方法还包括：
从满足预设条件的各个频率分量中提取得到嵌入频域特征，所述嵌入频域特征表征了嵌入第一水印后各个频率分量的幅度信息和相位信息；
根据所述嵌入频域特征和第一水印的原始频域特征，计算得到嵌入频域特征与原始频域特征之间的相关系数；
根据所述相关系数对所述水印图像中是否存在第一水印进行判断，以及对存在的第一水印的完整性进行判断。
5.根据权利要求4所述的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述相关系数小于预置第一阈值，判定所述水印图像中不存在第一水印；
若所述相关系数不小于预置第一阈值且小于预置第二阈值，判定所述水印图像中存在第一水印，且第一水印被破坏，所述预置第二阈值大于所述预置第一阈值；
若所述相关系数不小于预置第二阈值，判定所述水印图像中存在第一水印，且第一水印未被破坏。
6.根据权利要求5所述的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，所述第一水印具体为：
；
其中，；/>；
式中，表示第一水印的水印矩阵中的元素，/>表示/>个二进制元素的行向量中的第/>个元素，/>表示原始图像以/>为中心元素的3*3的矩阵元素位置，/>和/>表示-1或0或1，/>和n表示矩阵/>的大小，/>表示实现半径，/>表示行向量的长度；
所述水印图像具体为：
；
式中，表示水印图像，/>表示原始图像，/>表示第一水印，/>表示实现强度因子。
7.根据权利要求6所述的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，所述实现半径具体为：
；
式中，表示实现半径，/>表示原图像与处理后图像之间均方误差；
所述相关系数具体为：
；
式中，表示相关系数，*表示复数共轭，/>表示相关系数的复数共轭，N表示向量长度，m表示滞后值；/>表示向量u的均值；/>表示的是共轭向量v的均值。
8.基于傅里叶变换的数字水印嵌入系统，应用于权利要求1-7中任一项所述的基于傅里叶变换的数字水印嵌入方法，其特征在于，所述系统具体包括：
第一模块，用于获取随机生成的待嵌数字水印，并对转化为待嵌数字水印的伪随机二进制序列进行编码处理，得到与待嵌数字水印对应并进行编码处理后的第一水印；
第二模块，用于对原始图像进行预处理，得到与所述原始图像对应并经过预处理后的第一图像，并将所述第一图像的亮度分量进行傅里叶变换，得到所述第一图像在频域中的多个频率分量；
第三模块，用于将预置强度的所述第一水印嵌入满足预设条件的各个频率分量中，得到所述第一图像对应并嵌入第一水印的多个频率分量；
第四模块，用于对所述嵌入第一水印的多个频率分量进行逆傅里叶变换处理，得到嵌入第一水印的多个频率分量在空间域的第二图像，并将所述第二图像确定为在原始图像中嵌入待嵌数字水印的水印图像。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410186429.8A CN117745509B (zh) | 2024-02-20 | 2024-02-20 | 基于傅立叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410186429.8A CN117745509B (zh) | 2024-02-20 | 2024-02-20 | 基于傅立叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117745509A CN117745509A (zh) | 2024-03-22 |
| CN117745509B true CN117745509B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=90261175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410186429.8A Active CN117745509B (zh) | 2024-02-20 | 2024-02-20 | 基于傅立叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117745509B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118354007B (zh) * | 2024-06-07 | 2024-08-27 | 西安第六镜网络科技有限公司 | 水印处理方法、装置、边缘节点和计算机可读存储介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106570813A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-04-19 | 湖南正晨节能科技有限公司 | 全息数字水印嵌入方法、提取方法和装置 |
| CN108416727A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-08-17 | 宁波大学 | 一种基于自嵌入技术的彩色图像全盲鲁棒数字水印方法 |
| CN111105337A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-05 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 一种水印处理的方法、信息展示的方法以及相关装置 |
| CN112106100A (zh) * | 2019-03-15 | 2020-12-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 将水印编码至数字图像中的方法和设备、检测数字图像中的水印的方法和设备、计算机程序产品 |
| CN114626967A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-14 | 阳光电源股份有限公司 | 一种数字水印嵌入与提取方法、装置、设备及存储介质 |
| CN116957895A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-27 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 图像水印的嵌入方法、提取方法、装置、设备及存储介质 |
-
2024
- 2024-02-20 CN CN202410186429.8A patent/CN117745509B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106570813A (zh) * | 2016-10-10 | 2017-04-19 | 湖南正晨节能科技有限公司 | 全息数字水印嵌入方法、提取方法和装置 |
| CN108416727A (zh) * | 2018-04-04 | 2018-08-17 | 宁波大学 | 一种基于自嵌入技术的彩色图像全盲鲁棒数字水印方法 |
| CN112106100A (zh) * | 2019-03-15 | 2020-12-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 将水印编码至数字图像中的方法和设备、检测数字图像中的水印的方法和设备、计算机程序产品 |
| CN111105337A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-05 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 一种水印处理的方法、信息展示的方法以及相关装置 |
| CN114626967A (zh) * | 2022-03-17 | 2022-06-14 | 阳光电源股份有限公司 | 一种数字水印嵌入与提取方法、装置、设备及存储介质 |
| CN116957895A (zh) * | 2023-06-30 | 2023-10-27 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 图像水印的嵌入方法、提取方法、装置、设备及存储介质 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| "A robust blind color image watermarking in quaternion Fourier transform domain";Wang Xiang-yang等;《Journal of Systems and Software》;20130228;第86卷(第2期);255-277 * |
| "全息数字水印技术在防伪印刷领域的应用研究";肖颖喆 等;《包装学报》;20131015;第5卷(第4期);47-51 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117745509A (zh) | 2024-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10453163B2 (en) | Detection from two chrominance directions | |
| CN117745509B (zh) | 基于傅立叶变换的数字水印嵌入方法、系统、设备及介质 | |
| US7995790B2 (en) | Digital watermark detection using predetermined color projections | |
| US6707930B2 (en) | Method and arrangement for embedding a watermark in an information signal | |
| Karybali et al. | Efficient spatial image watermarking via new perceptual masking and blind detection schemes | |
| US6721438B1 (en) | Image processing apparatus, image processing method, and storage medium | |
| 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 | |
| Mohammed et al. | Robust image watermarking scheme based on wavelet technique | |
| Maiorana et al. | Multi‐bit watermarking of high dynamic range images based on perceptual models | |
| Liu et al. | Optimization-based image watermarking algorithm using a maximum-likelihood decoding scheme in the complex wavelet domain | |
| Gull et al. | Color image authentication using dual watermarks | |
| CN114630130A (zh) | 一种基于深度学习的换脸视频溯源方法及系统 | |
| Ramaiya et al. | Digital security using watermarking techniques via discrete wavelet transform | |
| Venkatesan et al. | Image watermarking with better resilience | |
| WO2003056515A1 (en) | Digital watermarking | |
| Rhayma et al. | Auto-authentication watermarking scheme based on CNN and perceptual hash function in the wavelet domain | |
| CN113012019B (zh) | 一种图像水印方法、系统和电子设备 | |
| CN115187443B (zh) | 基于空域残差特征融合的水印嵌入、检测方法及装置 | |
| CN113344763B (zh) | 面向屏幕拍照的基于jnd的鲁棒水印算法 | |
| Abdul et al. | Human visual system based color image steganography using the contourlet transform | |
| Samia et al. | Efficient Invisible Color Image Watermarking Based on Chaos | |
| Abd Rahim et al. | Invisible Watermarking on Grayscale Image | |
| Mohammed et al. | Robust Image Watermarking Scheme Based on Wavelet | |
| Borah et al. | A Spatial Domain Reversible Visible Watermarking Technique for Textured Images | |
| JP4863944B2 (ja) | 画像電子透かし埋め込み装置およびそれに電子透かしを画像に埋め込む手順を実行させるプログラム |
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 |