基于像元扩充的全息数字水印嵌入和提取方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于像元扩充的全息数字水印嵌入和提取方法，通过双随机调制全息水印生产方法、傅立叶变换加密全息数字水印的生成方法，对原始水印图像进行变换生成加密全息数字水印；分行分列扩充的方法将加密全息数字水印信息进行了扩充，并通过灰度值叠加的方法嵌入到载体图像中，增强了加密全息数字水印在载体图像中的信息量，提取时在扩充的行或列中取其一获取新的含水印载体图像，并通过提取傅立叶变换加密全息水印的反变换方法提取原始水印信息。避免扫描裁剪时的图像套准错位、旋转、畸变等造成的水印信息提取困难和失败等问题，能够很好的解决错位、旋转以及畸变等造成的套准误差，增强了加密全息数字水印的鲁棒性。
【专利说明】基于像元扩充的全息数字水印嵌入和提取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种数字信息技术，特别涉及一种基于像元扩充的全息数字水印嵌入和提取方法。
【背景技术】
[0002]加密全息数字水印无需原始载体图像的参与，通过正确的密匙就可以提取出原始水印图像。傅立叶变换加密全息数字水印技术通过双随机调制模板对原始数字水印信息进行调制，通过傅立叶变换生成全息数字水印，该水印具有抗攻击性，具有较强的抗低通滤波、噪声、剪切等性能。现有技术，全息数字水印的嵌入和提取步骤为:加密全息数字水印的生成,通过双随机调制全息水印生产方法、傅立叶变换加密全息数字水印的生产方法,对原始水印图像进行变换生成加密全息数字水印；嵌入:将生成的NxN的全息数字图像乘以一定的嵌入系数，通过灰度相加的方法嵌入到载体图像中；提取:对获取的NxN的含数字水印载体图像进行加密全息数字水印的反变换进行原始水印的提取，进而进行防伪认证。
[0003]现在提取时需要相应的密钥才能恢复出原始水印信息，增强了水印的安全性。但由于目前水印提取时对含水印载体图像的套准精度要求较高，要求一对一对准，当含水印载体图像发生错位、旋转、畸变等均不能提取出原始水印信息。
【发明内容】
[0004]本发明是针对现在加密全息数字水印提取时对套准精度要求高，如图像位子有任何错误都无法提取原始信息的问题，提出一种基于像元扩充的全息数字水印嵌入和提取方法，能够很好的解决错位、旋转以及畸变等造成的套准误差，提高水印的鲁棒性。
[0005]本发明的技术方案为:一种基于像元扩充的数字水印嵌入和提取方法，具体包括如下步骤:
O加密全息数字水印的生成:通过双随机调制全息水印生产方法、傅立叶变换加密全息数字水印的生成方法，对原始水印图像进行变换生成加密全息数字水印；
2)扩充嵌入:将生成的UxV的全息数字图像按列进行扩充，每列复制成η列，扩充成Ux(V*n)的全息数字水印图像，再将得到的新数字水印图像按行进行扩充，每行复制成m行，扩充成(U*m)x(V*n)的全息数字水印图像，将新生成的全息数字水印图像乘以设定的嵌入系数，通过灰度相加的方法嵌入到载体图像中；
3)提取:通过扫描获取含水印的载体图像，将(U*m)x(V*n)的载体图像按照每m行取一行的方法获取到Ux(V*n)的含数字水印图像，再按照每η列取一列的方法获取到UxV的含数字水印图像，对最终获取的UxV的含水印载体图像进行傅立叶变换加密全息数字水印的反变换获取原始水印信息。
[0006]本发明的有益效果在于:本发明基于像元扩充的全息数字水印嵌入和提取方法，采用分行、列扩充的方法，将加密全息数字水印的每一个像素进行信息复制扩充，使水印信息的每一个像素信息扩展到邻近区域，提取时在此区域任选一个代表性像元，进行水印的提取。能够很好的解决错位、旋转以及畸变等造成的套准误差，提高水印的鲁棒性。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明基于像元扩充的全息数字水印嵌入原理图；
图2为本发明获取的错位图像位置图；
图3为本发明获取的倾斜图像位置图；
图4为本发明获取的畸变图像位置图；
图5 (a)至图5 (d)为本发明基于像元扩充的全息数字水印嵌入实施例图；
图5 (e)至图5 (g)为本发明基于像元扩充的全息数字水印提取实施例图。
【具体实施方式】
[0008]分行、列扩充的方法通过将加密全息数字水印的每一个像素进行信息复制扩充，使水印信息的每一个像素信息扩展到邻近区域，提取时按行、列选取任一行、列，均包含有扩充前的水印信息，能够提取出原始水印，降低了扫描裁剪时一对一的同步问题。当发生错位、旋转、畸变时，只要选取的含水印载体图像包含有此区域任一像元，均可以选取此区域的任一个像元代替扩展前该像素的信息。扩充的全息数字水印嵌入与提取方法能够很好的解决错位、旋转以及畸变等造成的套准误差，提高水印的鲁棒性。
[0009]一种基于像元扩充的数字水印嵌入和提取方法如下:
(I)加密全息数字水印的生成:通过双随机调制全息水印生产方法、傅立叶变换加密全息数字水印的生成方法，对原始水印图像进行变换生成加密全息数字水印。
[0010](2)扩充嵌入:如图1所示基于像元扩充的全息数字水印嵌入原理图，将生成的NxN的全息数字图像按列进行扩充，每列复制成三列，扩充成Nx3N的全息数字水印图像，再将得到的新数字水印图像按行进行扩充，每行复制成三行，扩充成3Nx3N的新的全息数字水印图像。将新生成的全息数字水印图像乘以设定的嵌入系数，通过灰度叠加的方法嵌入到载体图像中。
[0011](3)提取:通过扫描获取含数字水印的载体图像。将3NX3N的载体图像按照每三行取一行的方法获取到Nx3N的新的含数字水印图像，再按照每三列取一列的方法获取到NxN的新的含数字水印图像。对于倾斜的含水印载体图像在允许旋转的角度内，按三行取一行、按三列取一列的方法获取最终的含数字水印载体图像。对于畸变图像直接按照上诉方法进行取行和列。对最终获取的NxN的含数字水印载体图像进行加密全息数字水印的反变换进行原始水印的提取，进而进行防伪认证。如图2、3、4所示，当扫描获取的含数字水印载体图像与理想的含数字水印载体图像发生偏移或变形时，按照每三行对比，取最完整的第一行，舍去其他，得到3x9的数字水印图像后，再按照每三列对比，同样取最完整的第一列，舍去其他，最终还原3x3数字水印图像。
[0012]基于像元扩充的数字水印嵌入和提取方法如下:
(I)加密全息数字水印的生成:如图5所示对一副64x64像素的原始水印图像5 (a)进行变换获取加密全息数字水印图像，图5 (b)为加密全息数字水印。
[0013](2)扩充嵌入:通过按行、列进行信息扩充，每行、每列分别扩充成4行、4列，生成新的256x256像素加密全息数字水印图像；通过像素灰度叠加的方法，将水印嵌入到256x256像素的载体图像中。图5 (c)为扩充的加密全息数字水印，图5 (d)为载体图像，图5 (e)为含数字水印的载体图像。
[0014](3)提取:提取时，对获取的含数字水印载体图像5 (e)进行裁剪获取256x256像素的图像；按照间隔3行、3列的方式分行、分列选取新的行、列获取新的64x64像素的含数字水印载体图像；对新的64x64像素含数字水印载体图像进行解密提取原始水印信息。图5 (f)为提取的新的含数字水印载体图像，图5 (g)为提取的原始水印。
【权利要求】
1.一种基于像元扩充的数字水印嵌入和提取方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 1)加密全息数字水印的生成:通过双随机调制全息水印生产方法、傅立叶变换加密全息数字水印的生成方法，对原始水印图像进行变换生成加密全息数字水印； 2)扩充嵌入:将生成的UxV的全息数字图像按列进行扩充，每列复制成η列，扩充成Ux(V*n)的全息数字水印图像，再将得到的新数字水印图像按行进行扩充，每行复制成m行，扩充成(U*m)x(V*n)的全息数字水印图像，将新生成的全息数字水印图像乘以设定的嵌入系数，通过灰度相加的方法嵌入到载体图像中； 3)提取:通过扫描获取含水印的载体图像，将(U*m)x(V*n)的载体图像按照每m行取一行的方法获取到Ux(V*n)的含数字水印图像，再按照每η列取一列的方法获取到UxV的含数字水印图像，对最终获取的UxV的含水印载体图像进行傅立叶变换加密全息数字水印的反变换获取原始水印信息。
【文档编号】G06T1/00GK103440608SQ201310218373
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】张雷洪, 唐波, 王夫清, 范冬梅, 万其卫 申请人:上海理工大学, 上海宝钢包装股份有限公司