CN1322470C - 一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，包括以下步骤：a)水印嵌入过程，采用二值数字水印算法，在选定的保护对象特定区域嵌入一种包含特殊信息的二值数字水印；b)水印提取判决过程其特征在于：选定的特定区域包括前景图像和背景图像，对选定的特定区域前景图像边缘进行加晕处理，对前景图像进行块划分，并在水印嵌入前对前景图像设置反映前景图像几何特征的同步信号，定义两种不同的图像块模式代表水印信息，进行水印嵌入，在水印提取判决时用图像块像素值方差对图像块像素的分布进行描述，根据一个确定的阈值和图像块像素值方差相比较提取水印；利用提取出水印序列与原始水印序列的相关性判决水印信息是否可信。本发明有利于在提取水印预处理时准确分割前景图像和背景区域，最大限度防止原始图像的失真，能更好地抵抗打印扫描攻击，实现模拟域的防伪保护功能。

Description

一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法

技术领域

本发明涉及一种水印防伪方法，尤其涉及一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法。

背景技术

数字水印作为一种新颖的信息隐藏技术，为解决开放性网络上的版权保护、来源认证、篡改认证、网上发行、用户跟踪和身份认证等一系列问题提供了崭新的解决思路。但现在人们大多把注意力集中到了针对数字图像、音频和视频的数字水印技术的研究，涉及到以文档和二值图像作为载体的数字水印算法的研究却很少，以文档和二值图像作为载体的数字水印算法的设计难点在于文档或二值图像仅仅用两个不同的灰度值就能表示整个图像，几乎没有什么纹理和细节可言，有的仅仅是不同的几何形状，利用这样的载体很难设计出符合数字水印要求的算法来。但是文档和二值图像的应用十分广泛，包括数字签章和手写签名、文字等，其保护问题的研究从实际到理论都具有重要意义，而现在既能提供数字域的验证功能，也能提供数模和模数变换处理后以文档和二值图像作为载体的防伪功能的实例很少，一般的电子加密技术或数字水印算法仅仅对文档提供数字域的防伪功能，不能抵抗几何攻击和类似打印扫描的模数数模攻击，在模拟域不能起到防伪的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，通过采用一种二值数字水印算法，在选定的保护对象的特定区域嵌入一种包含了特殊信息的二值数字水印的办法，使这个特定区域具有数字域和模拟域双重防伪的功能，既能提供数字域的验证功能，也能提供数模模数处理后的防伪功能；不仅能保护数字域文档，也能保护经数模变换后的纸质文档；既能实现在线验证也能实现离线防伪；通过该方法生成的数字签章能够逼近传统签章功能，不仅能盖在合同等文档的空白处，也能加盖在有文字、图案的复杂背景处。

一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，包括以下步骤：

a)水印嵌入过程，采用二值数字水印算法，在选定的保护对象特定区域嵌入一种包含特殊信息的二值数字水印；

b)水印提取判决过程

其特征在于：

选定的特定区域包括前景图像和背景图像，

在水印嵌入前先对前景图像进行加晕处理，加入与背景相区别的光晕，将前景图像与背景区域区别开来，对前景图像进行分块划分，块的所有像素都在前景图像内部时才嵌入水印信息。分块划分后，在前景图像设置反映前景图像几何特征的同步信号，以保证在提取水印时能达到同步，克服在类似打印扫描的数模/模数转换过程中可能引入的失同步。对前景图像以栅格扫描顺序逐块按照两种块模式嵌入水印，块模式与1/0相对应分为两类：第一类对图像块不作处理，第二类按照预定义的值修改图像块中心部分的像素值；反之亦可；也可通过将第一类图像块中心像素变暗，第二类图像块中心像素增亮来实现。水印信息为需要保护的重要信息的二值化序列。所述图像块中心部分的范围取决于前景分块的大小；修改后图像块中心部分的像素值向外呈环形逐渐变化至接近前景图像的像素值。水印提取判决时对需要验证或鉴定真伪的文档首先将前景图像从背景中提取出来，进行同步处理；用与嵌入前相同的块划分方法对选择的特定区域进行划分；计算图像块像素值方差，与一个给定的阈值进行比较提取水印，如当方差大于给定阈值时，判决该块嵌入的水印信息为1，当方差小于等于该给定的阈值时，判决该块嵌入的水印信息为0，使用相关性判决来判断所有提取出来的水印序列的有效性。

本发明提供的抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法在数字域为半易损算法，在模拟域是能抵抗数模(打印、印刷等)、模数(扫描、数码拍摄等)过程出现的几何攻击的鲁棒算法。

本发明的有益效果：

1.通过增设了加晕处理，将前景图像与背景区域区别开来，有利于在提取水印预处理时准确分割前景图像和背景区域。

2.通过增设块的划分，保证仅在块的所有像素都在前景图像内部时块才可以作为水印的载体嵌入水印信息，最大限度防止原始图像的失真。

3.通过同步信号的设置克服了类似打印扫描的数模模数转换过程中引入的几何形变问题。

4.通过在选定的保护对象的特定区域嵌入一种包含了特殊信息的二值水印的办法，防止失真的同时巧妙地嵌入大量的水印信息。

5.采用图像块像素值方差对块的像素分布进行描述，并据此作出水印判决，科学有效而简洁地完成了水印信息提取和判决，对于像素值的扰乱具备更高的鲁棒性，能更好地抵抗数模模数过程的信号衰减，实现数字文档在模拟域的防伪保护功能。

附图说明

图1是本发明实施例1的水印嵌入的流程图；

图2是本发明实施例1受抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法保护的文档传输过程；

图3是本发明实施例1的水印提取判决流程图；

图4是本发明实施例1中未嵌入水印信息的企业公章的示意图；

图5是本发明实施例1嵌入水印信息企业公章的示意图；

图6是本发明实施例1有文字背景的嵌入水印信息的企业公章的示意图；

图7是本发明实施例1对前景图像中可嵌入水印信息图像块的示意图；

图8是本发明实施例1中水印比特1或0对应的两种图像块模式；

图9是本发明实施例2中未嵌入水印信息的企业公章的示意图；

图10是本发明实施例2中嵌入水印信息企业公章的示意图；

图11是本发明实施例2的水印嵌入的流程图；

图12是本发明实施例2中水印比特1或0对应的两种图像块模式；

图13是本发明实施例2中受抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法保护的文档传输过程。

具体实施方式

下面结合企业公章的水印嵌入和水印提取判决过程，通过实施例对本发明作进一步阐述；

实施例1：

抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法的整个嵌入和检测过程可细分为如下步骤进行描述：a)水印嵌入前预处理；b)水印嵌入；c)加水印文档可能经历的传输过程；d)水印提取前预处理；e)水印提取判决。图1示出a)水印嵌入前预处理和b)水印嵌入过程；图2示出受抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法保护的文档传输过程；图3包含d)水印提取前预处理和e)水印提取判决；图4示出未嵌入水印信息的企业公章，它是按照国家要求几何尺寸定制的企业公章，称为原始图像；其背景为白色，前景图像(即中间的五角星、“天印签章测试专用章”字、圆环)为红色，r为该红色的象素值。实际应用中前景图像也可以是其他单一颜色和形状的印章、签章图案。图5示出嵌入水印信息后的企业公章。图6示出嵌入水印后的印章加盖在复杂背景上的情形。设定分辨率为每英寸P像素，普通的企业公章大小为D×D，五角星的外接圆半径宽度不小于l个像素，本例中设定D为496，l为93。

原始水印信息5为需要保护的重要信息的二值化序列W＝{w_j，j＝1，2，...，M}，w_j∈{0，1}，M为序列长度，这个重要信息可以包括文档真实性信息、证书信息和纠错码，视不同的应用而定，为了提高安全性利用私钥将水印信息置乱后再进行嵌入，私钥的形式多样，要求使用方或授权方独有。

a)水印嵌入前预处理：

如图1示出，选定区域前景图像1在本例中即为上述的企业公章，在前景图像的边缘添加浅色的、不同于背景和前景颜色的、不易察觉的光晕，称为加晕处理2，意在将前景图像与背景区域区别开来，有利于在提取水印预处理时准确分割前景图像和背景区域。这样在前景图像与文档背景叠加时，二值化后二者之间是不连通的，我们就可以利用如求区域生长的算法来提取前景图像。

首先在企业公章五角星和圆圈的外侧加上宽度为width个像素的光晕2，这些像素值为接近背景色r的像素值s。

然后进行块划分处理3，本发明仅仅对前景图像进行分块划分，意在前景图像内部嵌入水印，不破坏前景图像边缘；块的所有像素都在前景图像内部时才能进行水印嵌入。如图7示出，对有色圆环进行分块划分，对划分所得到块19而言，所有像素都在前景图像内部，标志此块为可嵌入水印区域；对划分所得块20而言，它的部分像素已经不属于圆环这个前景图像，不能作为可嵌入水印的块，否则将有可能破坏圆环边缘。块划分的数目根据二值化水印序列的长度确定和同步信号长度决定；同步信号长度在下面进行描述。本例中对选定区域的前景图像进行块划分3，分块大小设定为d×d，当某个块的像素都在前景图像内部时，标记此块为可嵌入水印区域。

分块完成后选择能代表前景图像几何特征的n(n＞＝3)个图像块设置同步信号4，以保证在提取水印时能达到同步，克服在打印扫描过程中可能引入的同步攻击，即几何形变；设置同步信号的同时也牺牲了n个比特的水印容量。所以在上述块划分3时要求可嵌入水印块至少为M+n块，M为原始水印信息5的序列长度。本例中通过增加块中心区域的亮度把上下左右四边中间的块设置为同步信号4。

在数字域，背景区域可能是完全空白的文档空隙，也有可能是边缘清晰的各种文字；在模拟域，经过打印和扫描两个复杂过程的信号衰减，背景区域可能是对应于数字域的空白区带有均匀或不均匀的噪声，也有可能是带有噪声的文字背景，如图6。本发明在图像预处理时加入的前景图像边缘光晕使我们在水印提取前将前景图像与背景分离开来变得简单和容易了，同步信号的设置是正确提取水印信息的前提之一。

b)水印嵌入过程：

水印嵌入过程7为图1示出的水印嵌入流程图的重要组成部分。本发明按照栅格扫描方式逐块嵌入原始水印信息5。如上所述，仅仅在块的所有像素都在前景图像内部时块才可以作为水印的载体嵌入水印信息。

水印的嵌入通过对不同的水印信息设置不同的块模式来体现，这种块模式在如图3示出的水印提取里应该容易分辨。图8示出块模式的划分实例。块模式分为两类，第一类保持图像块原状不作修改21，第二类采用预定义的像素值取代图像块中心部分像素值22。例当w_j为0时不对图像块进行改动，当w_j为1时将图像块中心部分的像素的像素值设置为接近r但不同于r的值g，反之亦可。

图像块中心部分的范围依赖于前景图像分块的大小。当需要修改图像块中心部分的像素值时，一般是使整个中心部分的像素值都为g；考虑到视觉可接受度时修改中心部分的像素值呈环形向外使g逐渐接近前景图像颜色r，这样得到的前景图像质量非常好，易于让人接受。

实施例中按照栅格扫描方式扫描标记为可嵌入水印信息的区域，根据私钥6将原始水印信息5置乱后嵌入其中。本实施例中两种不同的块模式设为：水印信息为比特1时对应块中心像素值由内到外逐渐减小接近前景图像像素值，水印信息为比特0时对应块不做改变。

c)加水印文档可能经历的传输过程

如上所述，图4示出文档选定区域即本例中的企业公章，嵌入水印后成为如

图5示出图像，视觉可接受度高。如图2示出，在文档选定区域嵌入水印后得到具有防伪功能的文档8，整个文档可能经过打印9后以纸质文档的模拟形式传递；在需要对文档真实性进行验证时将纸质文档通过扫描过程10重新转换为数字形式的待鉴定文档12。具有防伪功能的文档8也可能直接在数字域存储传递11，成为待鉴定文档12。

d)水印提取前预处理：

包含水印信息企业公章，即防伪文档8，经打印9，以纸质文档的形式表现，经扫描10变成数字域的待鉴定文档12，或包含水印信息企业公章经数字传输过程11，仍为数字域的待鉴定文档12。这种经过模拟域或数字域传输得到的待鉴定文档12进入水印提取判决前的预处理。如图3示出，这个步骤主要包括前景图像的提取13和同步恢复14。首先利用求区域生长的算法和加入的光晕来提取企业公章前景图像13，然后采用snake爬虫算法找到面积最大的4个空穴点，计算其形心，可以认为得到的四个形心坐标就是步骤a)水印嵌入前预处理中设置的同步信号坐标；由此进行同步恢复14；根据检测到的同步信号将前景图像进行与步骤a)水印嵌入前预处理相同的块划分15，标志可能嵌入水印信息的块，前景图像内部的块进入水印提取判决步骤。

e)水印提取判决

如图3示出，由块划分15，标志可能嵌入水印信息的块，进行水印信息提取16，并通过私钥17(即图1中6)对提取出的水印进行反置乱。

前景图像经过打印/扫描过程后即使是没有经过像素修改的图像块区域的像素值也不再与原始像素值一致，而是引入了各种噪声。为了克服打印/扫描这两个数模/模数过程带来的像素值扰动等噪声，本发明采用图像块标准方差σ对图像块像素的分布进行描述，并根据一个给定或者自适应确定的阈值T对每个块嵌入的水印是0还是1进行判决。

水印信息提取16的具体过程如下：计算c)水印提取前预处理中标志为可嵌入水印信息块的像素值的标准方差s_j，σ_j≥T时判决该块嵌入的水印信息w_j为1，当σ_j＜T时判决该块嵌入的水印信息w_j为0。自适应确定阈值T时，需要计算选定区域所有嵌入水印图像块的方差σ_j：

${\mathrm{\σ}}_j=\frac{1}{L\×N}\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{(x_{m,n}-\stackrel{\‾}{x})}^2$

其中第j块图像块的大小为L×N，m/n分别为像素的行/列序号。设α为一个根据大量实验经验确定的常数，阈值T自适应确定为

$T=\mathrm{\α}\underset{J}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_j/M$

从每个块中提取出来的水印比特形成一个水印序列信息。

本发明采用相关判决法判断提取出来的水印序列是否有效：设提取出来的水印序列为W′，计算W′与原始水印序列5W之间的相关系数ρ＝W·W′/M(.表示两个向量之间的内积)，并根据大量的试验数据和一个应用要求的漏警概率P_e0推断出的阈值ρ_thr进行判决。

ρ_thr＝σ·erfc^-1(2P_e0)，其中erfc^-1是误差互补函数 $\mathrm{erfc}\left(x\right)=\frac{2}{\sqrt{\mathrm{\π}}}{\underset{x}{\overset{\∞}{\text{\∫}}}e}^{-t^2}\mathrm{dt}$ 的逆函数，σ是前景图像的标准方差，在实际中由上面计算出来的方差阈值T表示：

ρ_thr＝T·erfc^-1(2P_e0)

由于经过不同传输途径得到的前景图像计算出的方差阈值T不一样，ρ_thr的取值并不恒定，是自适应于被测试图像的。当ρ≥ρ_thr时W′与W一致，判断水印W存在；当ρ＜ρ_thr时W′与W不一致，判断水印W不存在，最终得到可置信的判决结果18。

实施例2：

抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法的整个嵌入和检测过程可细分为如下步骤进行描述：f)水印嵌入前预处理；g)水印嵌入；h)加水印文档可能经历的传输过程；i)水印提取前预处理；j)水印提取判决。图11示出f)水印嵌入前预处理和g)水印嵌入过程；图13示出受抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法保护的文档可能经历的传输过程；i)水印提取前预处理和j)水印提取判决过程与实施例1中相同，如图3所示。图9示出未嵌入水印信息的企业公章，它是按照国家要求几何尺寸定制的企业公章，称为原始图像；其背景为白色，前景图像(即中间的五角星、“天印签章测试专用章”字、圆环)区别于实施例1为蓝色，r为该蓝色的象素值。实际应用中前景图像也可以是其他单一颜色和形状印章、签章图案。图10示出嵌入水印信息后的企业公章。设定分辨率为每英寸P像素，普通的企业公章大小为D×D，五角星的外接圆半径宽度不小于l个像素，本例中设定D为496，l为93。

原始水印信息27为需要保护的重要信息的二值化序列W＝{W_j，j＝1，2，...，M}，w_j∈{0，1}，M为序列长度。这个重要信息可以包括文档真实性信息、文档签署者身份信息和纠错码，视不同的应用而定。为了提高安全性利用私钥28将水印信息置乱后再进行嵌入。私钥的形式多样，要求使用方或授权方独有。

f)水印嵌入前预处理：

如图11示出，选定区域前景图像23在本例中即为上述的企业公章。

如图11示出，首先进行块划分处理24。本发明仅仅对前景图像进行分块划分，意在前景图像内部嵌入水印，不破坏前景图像边缘；块的所有像素都在前景图像内部时才能进行水印嵌入。与实施例1中相同，对有色圆环进行分块划分，如图7示出，对划分所得到块19而言，所有像素都在前景图像内部，标志此块为可嵌入水印区域；对划分所得块20而言，它的部分像素已经不属于圆环这个前景图像，不能作为可嵌入水印的块，否则将可能破坏圆环边缘。块划分的数目根据二值化水印序列的长度确定和同步信号长度决定；同步信号长度在下面进行描述。本例中对选定区域的前景图像进行块划分24，分块大小设定为d×d，当某个块的像素都在前景图像内部时，标记此块为可嵌入水印区域。

分块完成后选择能代表前景图像几何特征的n(n＞＝3)个图像块设置同步信号25，以保证在提取水印时能达到同步，克服在打印扫描过程中可能引入的同步攻击，即几何形变；设置同步信号的同时也牺牲了n个比特的水印容量。所以在上述块划分24时要求可嵌入水印块至少为M+n块，M为原始水印信息27的序列长度。本例中通过增加块中心区域的亮度把上下左右四边中间的块设置为同步信号25。

然后，在前景图像的边缘添加浅色的、不同于背景和前景颜色的、不易察觉的光晕，称为加晕处理26，意在将前景图像与背景区域区别开来，有利于在提取水印预处理时准确分割前景图像和背景区域。这样在前景图像与文档背景叠加时，二值化后二者之间是不连通的，我们就可以利用如求区域生长的算法来提取前景图像。首先在企业公章五角星和圆圈的外侧加上宽度为width个像素的光晕26，这些像素值为接近背景色r的像素值s。

在数字域，背景区域可能是完全空白的文档空隙，也有可能是边缘清晰的各种文字；在模拟域，经过打印/印刷和数码拍摄两个复杂过程的信号衰减，背景区域可能是对应于数字域的空白区带有均匀或不均匀的噪声，也有可能是带有噪声的文字背景，如实施例1中的图6示出。本发明在图像预处理时加入的前景图像边缘光晕使我们在水印提取前将前景图像与背景分离开来变得简单和容易了。同步信号的设置是正确提取水印信息的前提之一。

g)水印嵌入过程29：

水印嵌入过程29为图11示出的水印嵌入流程图的重要组成部分。本发明按照栅格扫描方式逐块嵌入原始水印信息27。如上所述，仅仅在块的所有像素都在前景图像内部时块才可以作为水印的载体嵌入水印信息。

水印的嵌入通过对不同的水印信息设置不同的块模式来体现，这种块模式在如图3示出的水印提取里应该容易分辨。图12示出块模式的划分实例。块模式分为两类，第一类图像块中心部分像素变暗31，第二类采用预定义的像素值增亮图像块中心部分32。例当w_j为0时将图像块中心部分变暗，当w_j为1时将图像块中心部分的像素的像素值设置为接近r但不同于r的值g，反之亦可。与实施例1不同的是第一类图像块中心部分像素变暗31，这是因为在打印/印刷和数码拍摄扫描过程中引入的噪声在颜色较暗的部分表现不明显，此举可进一步克服实例中数模模数转换过程的影响。

图像块中心部分的范围依赖于前景图像分块的大小。当需要修改图像块中心部分的像素值时，一般是使整个中心部分的像素值都为g；考虑到视觉可接受度时修改中心部分的像素值呈环形向外使g逐渐接近前景图像颜色r，这样得到的前景图像质量非常好，易于让人接受。

实施例中按照栅格扫描方式扫描标记为可嵌入水印信息的区域，根据私钥28将原始水印信息23置乱后嵌入其中。本实施例中两种不同的块模式设为：水印信息为比特1时对应块中心像素值由内到外逐渐减小接近前景图像像素值，水印信息为比特0时对应块中心像素值由内到外逐渐增大接近前景图像像素值。

h)加水印文档可能经历的传输过程

如上所述，图9示出文档选定区域即本例中的企业公章，嵌入水印后成为如图10示出图像，视觉可接受度高。如图13示出，在文档选定区域嵌入水印后成为具有防伪功能的文档33，整个文档可能经过打印或印刷34后以纸质文档的模拟形式传递；在需要对文档真实性进行验证时，将纸质文档通过数码拍摄过程35重新转换为数字形式的待鉴定文档37。具有防伪功能的文档33，整个文档也可能直接在数字域存储传递36，成为待鉴定文档37。防伪功能的文档33和待鉴定文档37

i)水印提取前预处理：

包含水印信息企业公章，即防伪文档8(图13中33)，经打印/印刷34，以纸质文档的形式表现，经数码拍摄35变成数字域的待鉴定文档37，或包含水印信息企业公章经数字存储传输过程36，仍为数字域的待鉴定文档37，即图3中待鉴定文档12。这种经过模拟域或数字域传输得到的待鉴定文档12进入水印提取判决前的预处理。如图3示出，这个步骤主要包括前景图像的提取13和同步恢复14。首先利用求区域生长的算法和加入的光晕来提取企业公章前景图像13，然后采用snake爬虫算法找到面积最大的4个空穴点，计算其形心，可以认为得到的四个形心坐标就是步骤f)水印嵌入前预处理中设置的同步信号坐标；由此进行恢复同步的处理14；根据检测到的同步信号将前景图像进行与步骤f)水印嵌入前预处理相同的块划分15，标志可能嵌入水印信息的块，前景图像内部的块进入水印提取判决步骤。

j)水印提取判决

由块划分15，标志可能嵌入水印信息的块，进行水印信息提取16，并通过私钥17(即图11中28)对提取出的水印反置乱。前景图像经过数模/模数过程后，即使是没有经过像素修改的图像块区域的像素值也不再与原始像素值一致，而是引入了各种噪声。为了克服模数/数模这两个过程带来的像素值扰动等噪声，本发明采用图像块标准方差σ对图像块像素的分布进行描述，并根据一个给定或者自适应确定的阈值T对每个块嵌入的水印是0还是1进行判决。

水印信息提取16具体过程如下：计算c)水印提取前预处理中标志为可嵌入水印信息块的像素值的标准方差s_j，σ_j≥T时判决该块嵌入的水印信息w_j为1，当σ_j＜T时判决该块嵌入的水印信息w_j为0。自适应确定阈值T时，需要计算选定区域所有嵌入水印图像块的的方差σ_j：

${\mathrm{\σ}}_j=\frac{1}{L\×N}\underset{m}{\mathrm{\Σ}}\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{(x_{m,n}-\stackrel{\‾}{x})}^2$

其中第j块图像块的大小为L×N，m/n分别为像素的行/列序号。设α为一个根据大量实验经验确定的常数，阈值T自适应确定为

$T=\mathrm{\α}\underset{j}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\σ}}_j/M$

从每个块中提取出来的水印比特形成一个水印序列信息。

本发明采用相关判决法判断提取出来的水印序列是否有效：设提取出来的水印序列为W′，计算W′与原始水印序列W之间的相关系数ρ＝W·W′/M(.表示两个向量之间的内积)，并根据大量的试验数据和一个应用要求的漏警概率P_e0推断出的阈值ρ_thr进行判决。

ρ_thr＝σ·erfc^-1(2P_e0)，其中erfc^-1是误差互补函数 $\mathrm{erfc}\left(x\right)=\frac{2}{\sqrt{\mathrm{\π}}}\underset{x}{\overset{\∞}{\∫}}{e}^{-t^2}\mathrm{dt}$ 的逆函数，σ是前景图像的标准方差，在实际中由上面计算出来的方差阈值T表示：

ρ_thr＝T·erfc^-1(2P_e0)

由于经过不同传输途径得到的前景图像计算出的方差阈值T不一样，ρ_thr的取值并不恒定，是自适应于被测试图像的。当ρ≥ρ_thr时W′与W一致，判断水印W存在；当ρ＜ρ_thr时W′与W不一致，判断水印W不存在。最终得到可置信的判决结果18。

Claims (7)

1.一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，包括以下步骤：

a)水印嵌入过程，采用二值数字水印算法，在选定的保护对象特定区域嵌入一种包含特殊信息的二值数字水印；

b)水印提取判决过程

其特征在于：

选定的特定区域包括前景图像和背景图像，

对选定的特定区域前景图像边缘进行加晕处理，

对前景图像进行块划分，并在水印嵌入前对前景图像设置反映前景图像几何特征的同步信号，定义两种不同的图像块模式代表水印信息，进行水印嵌入，在水印提取判决时用图像块像素值方差对图像块像素的分布进行描述，根据一个确定的阈值和图像块像素值方差相比较提取水印；利用提取出水印序列与原始水印序列的相关性判决水印信息是否可信。

2.根据权利要求1所述的抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，其特征在于，在水印嵌入前先对前景图像进行加晕处理，加入与背景相区别的光晕，使其与背景区域相区别。

3.根据权利要求1所述的抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，其特征在于，对前景图像进行分块划分，块的所有像素都在前景图像内部时才嵌入水印信息。

4.根据权利要求3所述的抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，其特征在于，对前景图像以栅格扫描顺序逐块按照两种块模式嵌入水印，块模式与1/0相对应分为两类：第一类对图像块不作处理，第二类按照预定义的值修改图像块中心部分的像素值；反之亦可；也可通过将第一类图像块中心像素变暗，第二类图像块中心像素增亮来实现。

5.根据权利要求4所述的抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，其特征在于，水印信息为需要保护的重要信息的二值化序列。

6.根据权利要求4所述的抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，其特征在于，所述图像块中心部分的范围取决于前景分块的大小；修改后图像块中心部分的像素值向外呈环形逐渐变化至接近前景图像的像素值。

7.根据权利要求1所述的抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，其特征在于，水印提取判决时对需要验证或鉴定真伪的文档首先将前景图像从背景中提取出来，进行同步处理；用与嵌入前相同的块划分方法对选择的特定区域进行划分；计算图像块方差，当方差大于该给定的阈值时，判决该块嵌入的水印信息为1，当方差小于等于该给定的阈值时，判决该块嵌入的水印信息为0。

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