嵌入及取出数字浮水印的方法

嵌入及取出数字浮水印的方法
【专利摘要】一种嵌入及取出数字浮水印的方法，嵌入数字浮水印的方法，包含输入第一影像，转换第一影像的影像像素由预设色彩模型转成YUV色彩模型，计算亮度函式将第一影像的影像像素均分为多个平面，计算浓度函式将每一平面的影像像素均分为多个群组，计算色度函式将每一群组的影像像素均分为多个区块，将浮水印数据对应地藏入区块中，将第一影像由YUV色彩模型转成预设色彩模型，输出藏有浮水印数据的第一影像为第二影像。
【专利说明】嵌入及取出数字浮水印的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种浮水印技术，特别涉及一种嵌入及取出数字浮水印的方法。
【背景技术】
[0002]数字浮水印技术是保护多媒体内容免受未经授权的播放和复制的一种方法。数字浮水印技术是指将代表版权拥有者的图案(例如注册商标、营利事业统一编号、个人肖像等)加入被保护的数字化多媒体信息中，用以表示及证明该数字化多媒体信息的合法拥有权的归属。且在嵌入数字浮水印的多媒体信息在经过一些常见的数字信号处理和破坏之后，其品质仍在可接受的范围之内，则数字浮水印仍然可被显示出来，因此能够证明该数字多媒体信息的版权归属，以发现非法使用者的盗用或仿冒行为。
[0003]于2000年，Lu等学者针对经压缩的嵌入模式提出了一个植基于向量量化编码法(vector quantization, VQ)的浮水印技术。此方法在压缩影像和植入浮水印之前，必须事先将VQ编码书(codebook)做适当地膨胀处理,产生更多的编码字(codeword)而且相似内容的编码字将归属在同一分群之中。
[0004]当一个浮水印位元要嵌入某影像区块时，则会根据此区块的压缩向量于其分群内的位置来执行植入的动作。如此一来，此方法同时达到压缩与保护的目的。不过，上述膨胀后的编码书必须要严加保密，不可公开，否则其安全性将倍受威胁。后续，Makur以及Selvi学者提出另一种植基于向量量化编码法的浮水印技术，该方法所使用的是变动维度的VQ编石马书(variable dimension vector quantization, VDVQ)。
[0005]也就是说，一本编码书中将包含两种维度大小的编码字，并依不同的维度来分成两个分群。接着，依据欲嵌入的浮水印位元来决定该从哪个分群中去挑选最相似的编码字以进行压缩操作。然而，此方法有一缺陷，即是其嵌入浮水印的影像较易碎(fragile)，不法人士容易发觉浮水印的所在，进而移除且重制。
[0006]因此，如何设计一个简单且有效的以压缩码为发展基础的不可视浮水印技术，同时嵌入后的影像仍具有保密性与美观性，遂成为其研究的重点。
[0007]现有数字浮水印技术依据浮水印藏匿的方式约可区分为两类，第一类是将数字浮水印藏匿在影像的频率域，如:将影像经离散余弦转换或小波转换后的区域之中。然而，此种方法计算量较高，因此执行速度低落。第二类是将数字浮水印藏匿在影像的空间域，如:将浮水印直接藏匿在2D影像的RGB或YUV像素值中。然而，此种方法多半对于几何的攻击抵抗力较为薄弱，例如影像经过裁切之后有可能也把浮水印信息去除掉。

【发明内容】

[0008]本发明的目的在于提出一种新的数字浮水印演算法，以保障数字影像数据的知识产权。
[0009]嵌入数字浮水印的方法包含输入第一影像，转换第一影像的影像像素由预设色彩模型转成YUV色彩模型，计算亮度函式将第一影像的影像像素均分为多个平面，计算浓度函式将每一平面的影像像素均分为多个群组，计算色度函式将每一群组的影像像素均分为多个区块，将浮水印数据对应地藏入区块中，将第一影像由YUV色彩模型转成预设色彩模型，输出藏有浮水印数据的第一影像为第二影像。
[0010]取回数字浮水印的方法包含输入第一影像，转换第一影像的影像像素由预设色彩模型转成YUV色彩模型，计算亮度函式将第一影像的影像像素均分为多个平面，计算浓度函式将每一平面的影像像素均分为多个群组，计算色度函式将每一群组的影像像素均分为多个区块，计算特征函式以亮度函式的每一平面为计算基础，而计算亮度平面的每一影像像素的相邻的多个方向的梯度值后的均方根值，萃取每一区块所含浮水印的二进制的位元值，比对所萃取的浮水印的二进制的位元数值与浮水印数据，其中当萃取的浮水印的二进制的位元数值达到符合浮水印数据的临界值时，表示第一影像中存在浮水印数据。
[0011]本发明利用转换格式插入数字浮水印数据，并不会对于原有影像的造成太大的改变，且肉眼不易察觉，及可抗几何攻击，如影像放大、缩小、旋转、裁切、各种影像压缩(如JPEG)、清晰度处理、锐利度处理、更改长宽比、减少色彩、噪声过滤器等或是综合性的攻击，且能有效还原所藏匿的数字浮水印数据以保障数字影像数据的知识产权。
[0012]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1为本发明一实施例的嵌入数字浮水印的流程图(一)；
[0014]图2为本发明一 实施例的嵌入数字浮水印的流程图(二)；
[0015]图3为本发明一实施例的特征函式的示意图；
[0016]图4为本发明一实施例的取出数字浮水印的流程图(一)；
[0017]图5为本发明一实施例的取出数字浮水印的流程图(二)。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0019]图1至图2为本发明的嵌入数字浮水印的流程图。于本发明的一实施例中，将第一影像中嵌入数字浮水印数据w(t)，且第一影像的长设为M，宽设为N，及所要嵌入的数字浮水印数据W(t)。
[0020]其中，数字浮水印数据W(t)可由彩色或灰阶的浮水印转换为由二进制数值表示的数字浮水印数据w(t)。数字浮水印数据W(t)为长度T的二进制数值。其中，长度T代表数字浮水印数据的位元长度，而t代表数字浮水印数据w(t)第t位元的值。
[0021]举例而言，若W(t) =0100001011...l，0〈=t〈T，T=100，则可知浮水印数据的位元长度T为100个位元，浮水印数据的第I位元W(O)=O,第2位元W(I)=I,…同理可知第100位元W(99)=l。
[0022]嵌入数字浮水印的方法包含输入第一影像(S10)，转换第一影像的影像像素由预设色彩模型转成YUV色彩模型(S11)。其中，预设色彩模型可为RGB色彩模型。
[0023]RGB色彩模型分别代表为红色、绿色及蓝色。平面Y是影像中的亮度信号，而平面U是影像中的色度，及平面V则是影像中的浓度。其中，U和V又称为彩度信号。
[0024]在此，计算亮度函式Yf (X，y)将第一影像的影像像素均分为多个平面(S12)。其中，亮度函式Yf (X，y)是以YUV色彩模型中的亮度平面(Y平面)为计算基础，而计算以亮度平面的每一影像像素Y (X，y)为圆心，且预设半径为R之内的所有影像像素的平均值。
[0025]基此，亮度函式Yf (X, y)于预设半径R的面积为Nk，且面积为Nk内的所有影像像素的平均值可表示为:0〈=χ〈=Μ-1，及0〈=y〈=N-l，且i与j属与整数，及i2+j2〈R2，则
【权利要求】
1.一种嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，包含: 输入一第一影像； 转换该第一影像的影像像素由一预设色彩模型转成YUV色彩模型； 计算一亮度函式将该第一影像的影像像素均分为多个平面； 计算一浓度函式将每一该平面的影像像素均分为多个群组； 计算一色度函式将每一该群组的影像像素均分为多个区块； 将一浮水印数据对应地藏入该些区块中； 将该第一影像由YUV色彩模型转成该预设色彩模型；及 输出藏有该浮水印数据的该第一影像为一第二影像。
2.根据权利要求1所述的嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，计算该色度函式后，更包含:计算一特征函式以该些平面为计算基础，而计算亮度平面的每一影像像素的相邻的多个方向的梯度值后的均方根值。
3.根据权利要求2所述的嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，该些方向为右、右下、下及左下。
4.根据权利要求2所述的嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，将该浮水印数据对应地藏入该些区块中，包含: 调整该第一影像的影像像素的色度值后，且每一该区块以该色度函式及该特征函式中影像像素的分布方式表示该区块藏匿的该浮水印数据的二进制的位元值。
5.根据权利要求1所述的嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，该亮度函式是以YUV色彩模型中的亮度平面为计算基础，而计算以亮度平面的每一影像像素为圆心，且预设半径为R之内的所有影像像素的平均值。
6.根据权利要求1所述的嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，该浓度函式是以YUV色彩模型中的浓度平面为计算基础，而计算以浓度平面的每一影像像素为圆心，且预设半径为R之内的所有影像像素的平均值。
7.根据权利要求1所述的嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，该色度函式为YUV色彩模型中的色度平面。
8.根据权利要求1所述的嵌入数字浮水印的方法，其特征在于，该预设色彩模型为RGB色彩模型。
9.一种取回数字浮水印的方法，其特征在于，包含: 输入一第一影像； 转换该第一影像的影像像素由RGB色彩模型转成YUV色彩模型； 计算一亮度函式将该第一影像的影像像素均分为多个平面； 计算一浓度函式将每一该平面的影像像素均分为多个群组； 计算一色度函式将每一该群组的影像像素均分为多个区块； 计算一特征函式以该些平面为计算基础，而计算亮度平面的每一影像像素的相邻的多个方向的梯度值后的均方根值； 萃取每一该区块所含浮水印的二进制的位元值； 比对所萃取的浮水印的二进制的位元数值与一浮水印数据，其中当萃取的浮水印的二进制的位元数值达到符合该浮水印数据一临界值时，表示该第一影像中存在该浮水印数据。
10.根据权利要求9所述的取回数字浮水印的方法，其特征在于，该些方向为右、右下、下及左下。
11.根据权利要求9所述的取回数字浮水印的方法，其特征在于，该亮度函式是以YUV色彩模型中的亮度平面为计算基础，而计算以亮度平面的每一影像像素为圆心，且预设半径为R之内的所有影像像素的平均值。
12.根据权利要求9所述的取回数字浮水印的方法，其特征在于，该浓度函式是以YUV色彩模型中的浓度平面为计算基础，而计算以浓度平面的每一影像像素为圆心，且预设半径为R之内的所有影像像素的平均值。
13.根据权利要求9所述的取回数字浮水印的方法，其特征在于，该色度函式为YUV色彩模型中的色度 平面。
【文档编号】G06T1/00GK103714510SQ201310282316
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年7月5日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】苏弘, 吴仁琪, 陈宣辑 申请人:中兴保全股份有限公司