水印生成、解码方法以及存储介质、电子设备与流程

1.本发明涉及数字水印技术领域，尤其涉及一种水印生成、解码方法以及存储介质、电子设备。


背景技术：

2.一般而言，公司单位的数据属于敏感信息或者机密信息，数据的外传有着严格的限制。但是，公司单位的敏感数据仍能以拍照或者截屏的方式被泄漏或外传，对数据的安全性产生了一定的影响。为此，可以在包含敏感数据的网页页面、文档中增加水印，虽不能禁止用户拍照或者截屏，但可以对泄漏的数据增加标识以示所有权。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种水印生成方法，以得到包含版权信息的水印图案，便于后续得到带有盲水印的版权图片，实现公司数据的数字版权保护。
4.本发明的第二个目的在于提出一种水印解码方法。
5.本发明的第三个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
6.本发明的第四个目的在于提出一种电子设备。
7.为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种水印生成方法，包括以下步骤：a1、生成随机模板r和用于识别版权信息的识别码文本；b1、根据所述识别码文本对所述随机模板r进行编码，得到含有版权信息的水印图案。
8.本发明实施例的水印生成方法，首先生成随机模板r和用于识别版权信息的识别码文本，进而根据识别码文本对随机模板r进行编码，得到含有版权信息的水印图案。由此，便于后续得到带有盲水印的版权图片，实现公司数据的数字版权保护。
9.为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种水印解码方法，包括以下步骤：a2，获取待解码水印图案；b2，根据已知的随机模板r对所述待解码水印图案进行解码，得到用于识别版权信息的识别码文本。
10.本发明实施例的水印解码方法，可以从上述水印嵌入方法得到的水印图案中解码得到随机模板r和用于识别版权信息的识别码文本，实现水印图案的溯源。
11.为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的水印生成方法，或者，实现上述的水印解码方法。
12.本发明实施例的计算机可读存储介质，在其上存储的实现上述水印生成方法的计算机程序被处理器执行时，可得到含有版权信息的水印图案，进而便于后续得到带有盲水印的版权图片，实现公司数据的数字版权保护；在其上存储的实现上述水印解码方法的计算机程序被处理器执行时，可以根据已知的随机模板r对所述待解码水印图案进行解码，得到用于识别版权信息的识别码文本，实现公司版权的溯源。
13.为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种电子设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述的水印生成方法，或者，实现上述的水印解码方法。
14.本发明实施例的电子设备，在其存储器上存储的实现上述水印生成方法的计算机程序被处理器执行时，可得到含有版权信息的水印图案，进而便于后续得到带有盲水印的版权图片，实现公司数据的数字版权保护；在其存储器上存储的实现上述水印解码方法的计算机程序被处理器执行时，可以根据已知的随机模板r对所述待解码水印图案进行解码，得到用于识别版权信息的识别码文本，实现公司版权的溯源。
15.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
16.图1是本发明一个实施例的水印生成方法的流程图；
17.图2是本发明一个示例的水印图案的生成过程的示意图；
18.图3是本发明另一个实施例的水印生成方法的流程图；
19.图4是本发明又一个实施例的水印生成方法的流程图；
20.图5是本发明一个示例的翻转处理后的水印图案的示意图；
21.图6是本发明一个示例的水印嵌入过程的流程图；
22.图7是本发明一个实施例的水印解码方法的流程图；
23.图8是本发明另一个实施例的水印解码方法的流程图；
24.图9是本发明又一个实施例的水印解码方法的流程图；
25.图10是本发明一个示例的水印图案检测过程的流程图；
26.图11是本发明一个示例的水印图案提取过程的流程图。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
28.下面参考附图描述本发明实施例的水印生成、解码方法以及存储介质、电子设备。
29.图1是本发明一个实施例的水印生成方法的流程图。
30.如图1所示，水印生成方法包括以下步骤：
31.a1、生成随机模板r和用于识别版权信息的识别码文本。
32.具体地，参见图2，随机模板r为预设尺寸的二值化图像。随机模板r由一密钥生成，该密钥由嵌入方和提取方共享。我们可以调整r的尺寸来调整生成的水印的性能。一般来说，更大的r使得水印对图像处理，例如压缩，滤波等，具有更强的鲁棒性；因为使用随机模板r表示比特0，1和扩频的原理是相似的，使用更大的r表示一比特，就会更鲁棒。更小的r能让生成的水印对几何失真，例如放缩，旋转，更加鲁棒；因为更小的r通常意味着在固定尺寸的区域中能够嵌入更多的水印单元，这使得我们有更多的特征点来更准确的估计水印受到的几何失真。
33.版权信息可以为公司id，以便形成公司特定的水印图案，也便于水印图案的溯源。识别码文本(如图2中的预设身份序列1101011111100000)为包含n比特信息的二进制数，其中，n为整数，如为16。
34.b1、根据识别码文本对随机模板r进行编码，得到含有版权信息的水印图案。
35.在该实施方式中，步骤b1中，按照如下步骤对随机模板r进行编码：
36.b11、将n比特的二进制数转换成二维矩阵；
37.b21、用随机模板r的正负表示二维矩阵中的1和0。
38.具体地，参见图2，将n比特的二进制数1101011111100000转换成4*4的二维矩阵(即图2中的重塑信息)。二维矩阵中表示1的地方直接用正的随机模板即1
×
r表示，二维矩阵中表示0的地方用负的随机模板即
‑1×
r表示，即r对应的二值化图像的反相图像(如图2所示的扩展单元)，从而最终得到图2所示的水印图案。由于上述随机模板使得该水印单元可以携带大量的信息，且上述预设身份序列使得水印单元的健壮性较强，从而使得上述水印单元即可以携带大量信息又具有较强的健壮性。需要注意的是，这里的二维矩阵可以是4*4也可以是2*8，根据实际需要进行选择，更优选地，选用方形的二维矩阵，以利于后续水印的嵌入和提取。
39.在本发明的一个实施例中，如图3所示，步骤b1后还可包括如下步骤：
40.c1、采用随机密钥矩阵对水印图案进行加密。
41.具体地，可利用随机密钥矩阵对水印图案进行加密处理，得到加密后的水印图案，由此可以提高水印图案的安全性与随机性，从而提高水印单元的健壮性。
42.在本发明的一个实施例中，如图4所示，步骤c1后还可包括如下步骤：
43.d1、对加密后的水印图案进行翻转。
44.具体地，可对加密后的水印图案进行翻转处理，得到图5所示的对称水印图案，该对称水印图案具有很强的对称性，使得其在频域具有非常明显的特征，便于后续水印图案的提取。
45.在本发明的一些实施方式中，在得到水印图案后，可将水印图案嵌入至图片，即输入图片原图，将水印图案嵌入至图片原图，输出带有盲水印的版权图片，以实现图像数字版权保护。如图6所示，水印嵌入步骤可以包括：
46.s101，根据原图尺寸计算水印单元尺寸。
47.s102，根据水印图案和水印单元尺寸构建具有频域特征的水印单元。
48.具体地，可以构建具有强对称性频域特征的水印单元。
49.s103，将水印单元按照设定空间规律重复平铺生成与图片原图长宽一致的灰度矩阵。
50.需要说明的是，设定空间规律包括但不限于等边三角形、正方形、矩形。
51.s104，对灰度矩阵进行处理，扩展为rgb三通道嵌入矩阵。
52.具体地，对灰度矩阵按照灰度一致性原理进行处理，即对图片原图像素点rgb通道按照灰度计算公式比例正反叠加的方式，这样可以使得融合叠加水印图案具有极佳的视觉效果。
53.需要说明的是，灰度一致性原理如下，rgb颜色空间转灰度图公式为：gray＝r*0.299+g*0.587+b*0.114。具体地，当其中两个通道增加或减少某个值，另一个通道减少或
增加相应值，可以保持灰度值基本不变。例如，在一个具体的实施例中，嵌入矩阵系数取r+1，g+1，b
‑
7，此时灰度值只会增加0.088，这样转换为整数后与修改前完全一致。
54.s105，将原图与rgb三通道修改矩阵叠加融合输出，完成水印嵌入。
55.该嵌入方式，通过采用灰度一致性方式，融合叠加的盲水印具有极佳的视觉效果。并且，嵌入速度更快，即嵌入流程简单，嵌入时只需根据图片原图尺寸将很小尺寸的水印单元按一定规律进行平铺生成水印图，再将水印图与图片原图按一定比例叠加即可。例如，在一个具体的实施例中，由于省去了对图片原图进行域变换的时间，嵌入速度极快，4k分辨率的超高清大图仅需不到0.5秒即可完成嵌入。另外，该嵌入方式鲁棒性更强，即将嵌入水印后的版权图中的一部分素材经过剪裁、缩放、旋转、拼接、融合等方式处理后生成的图片仍然可以检测出嵌入的版权信息。
56.综上，本发明实施例的水印生成方法，根据用于识别版权信息的识别码文本随机模板r进行编码，得到含有版权信息的水印图案，使得水印图案同时具有较高的健壮性；对水印图案进行加密、翻转处理，使得水印图案具有较高的安全性、随机性、对称性，提高了水印的健壮性；进而有助于提高水印图案嵌入时的隐匿性与健壮性。
57.图7是本发明一个实施例的水印解码方法的流程图。
58.如图7所示，水印解码方法包括如下步骤：
59.a2，获取待解码水印图案。
60.b2，根据已知的随机模板r对所述待解码水印图案进行解码，得到用于识别版权信息的识别码文本。
61.具体地，获取的待解码水印图案可如图2所示，进而可根据随机模板r的正负特征，确定用于识别版权信息的识别码文本，进而可根据识别码文本确定水印图案的来源，如所属公司。
62.在本发明的一个实施例中，如图8所示，步骤b2前还可包括如下步骤：
63.c2，采用随机密钥矩阵对待解码水印图案进行解密。
64.具体地，若待解码水印图案经过加密处理，则需先对待解码水印图案进行解密，以便后续的解码。
65.在本发明的一个实施例中，如图9所示，步骤c2前还可包括如下步骤：
66.d2，对待解码水印图案进行叠加增强。
67.具体地，若待解码水印图案为图5所示，则可先对待解码水印图案进行叠加，以将四个存在对称关系的“p”、“q”、“d”、“b”的叠加在一起，得到一个正向的水印单元，如“p”、“q”、“d”或“b”，以减弱待解码水印图案中的噪声，进而便于后续准确的解密和解码。
68.在本发明的一个可能的实施方式中，水印图案可以是嵌入在图片中的，此时可先对送检图片进行检测，并在检测到水印图案时，提取水印图案，进而对该水印图案进行解码。
69.在该实施方式中，如图10所示，对送检图片进行检测，可以包括：
70.s201，将送检图片进行rgb三通道分离，按嵌入矩阵系数的比例进行处理并归一化生成单通道灰度图。
71.s202，对单通道图进行滤噪处理，得到残差图。
72.具体地，对单通道图可以采用滤除高斯噪声的方式进行滤噪处理，并对滤噪前后
图像作差减处理，得到残差图。
73.s203，对残差图进行处理，得到具有水印单元空间排列特征的特征图。
74.具体地，可对残差图采用傅里叶变换、频域信号增强和傅里叶逆变换的方式进行处理。
75.s204，提取特征图中的特征点，判断图像中是否含有水印图案，若有，计算水印图案位置信息，完成水印检测。
76.具体地，可使用特征检测算法对特征图中的特征点进行提取。
77.上述检测方式，检测速度更快，即从海量图片文件中检测发现版权图片，只需要检测空间排布规律表达的一级水印信息，即可快速区分是否为版权图片，例如，在一个具体的实施例中，单进程检测速度可以超过1张/秒，这样使得资源消耗小，可多进程并行检测。
78.在该实施方式中，如图11所示，提取水印图案，可以包括：
79.s301，根据水印图案位置信息将含水印部分从图像中提取，并分割出含有单水印单元的图像。
80.s302，对含有单水印单元的图像进行叠加操作，得到水印图案，完成水印图案提取。
81.综上，本发明实施例的水印解码方法，可以从待解码水印图案中解码得到用于识别版权信息的识别码文本，从而可实现待解码水印图案的溯源。
82.进一步地，本发明提出了一种计算机可读存储介质。
83.在该实施例中，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例的水印生成方法，或者，实现上述实施例的水印解码方法。
84.进一步地，本发明还提出了一种电子设备。
85.在该实施例中，电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现上述实施例的水印生成方法，或者，实现上述实施例的水印解码方法。
86.需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
87.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件
或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
88.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
89.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
90.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
91.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
92.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
93.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。