专利名称：一种用于数字图像的数字水印方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字图像处理和信息安全领域，具体涉及了一种用于数字图像的数字水印嵌入、提取的方法及装置。
背景技术：
随着数字图像处理的快速发展与广泛应用，数字图像处理技术与信息安全也紧密地结合在一起，如以印章形式表现出来的数字图像处理就具备这种数字图像结合信息安全要求的典型特点。
印章有着悠久的历史，在政治、经济和文化生活中具有特殊的地位和作用。印章的种类很多，有为国家机关、企事业单位、社会团体服务的办公用章，也有为广大民众服务的个人用章。印章作为信誉凭证，在社会生活各个领域发挥着重要作用。也因为印章的特殊作用，所以总有不法分子伪造印章、并利用伪造印章进行各种违法犯罪活动，不但严重扰乱了正常的经济秩序和治安秩序，还会给国家、集体和个人造成了巨大的经济损失和恶劣的社会影响。
随着计算机网络和数字签名技术迅速发展，一种新兴的数字印章技术应允而生。它将单位、个人的数字签名与其特定的公章、私章相对应，使印章的持有者可以在电子文件上完成签字、盖章，与传统的手写签名、盖章具有完全相同功能。数字印章可以解决电子文件的签字盖章问题，用于辨识电子文件签署者的身份，保证文件的完整性，确保文件的真实性、可靠性。同时数字签名技术也可以用于普通文件打印中来确定身份。但是在目前电子商务还不普及的情况下，大多数的正规文档和协议仍然需要物理性质的盖章，这使得数字签名的应用收到了极大的限制。因此，目前寻求的可行的解决方案就是利用数字水印技术将数字签名无缝地融合到“数字印章”中，从而使得“数字签名”能够以数字或纸质形态存在与文件之上。那么在技术上所面临的问题就是如何保证数字签名信息能够在图像失真、文档的打印、扫描、传输过程中保持完整，换句话说，就是如何使得所应用的数字水印算法具有较高的鲁棒性。
现有技术中提出了一种采用二值水印技术的数字防伪方法。其中提到，该二值图像水印技术可以应用于包括印章图像在内的二值图像中，结合数字签名技术，可以解决电子文档和纸制文档的真伪认证功能。但其构造的二值图像水印模型存在如下缺陷1、数字水印嵌入过程中，首先对图像进行矩形分块，然后在每个像素值之和大于门限值S的图像块中藏入1位信息。若图像分块越大，可以藏入的信息量会减少；若图像分块越小，出现全黑或者全白区域的可能性会增大，信息量也会减少，并且如果一个全白的区域被恶意或者非故意地污染，检测时可能会造成很大程度的误识别；2、由于一个图像块中藏入1位的信息，而信息的检测只是依赖于该图像中的像素值之和。如果要能够抵抗打印、扫描及复印过程的攻击，则每个图像块中需改变的像素点的个数必须非常多，而这必然会造成视觉效果的下降；3、该二值图像水印的提取成功率过多的依赖于打印、扫描和复印的浓度设置。如果图像复制过程中的浓度过大或者过小，就会造成某些图像块中的像素值之和的增加或减少，这会直接影响检测效果。
综上所述，这种二值图像水印模型并没有在真正意义上解决了视觉效果、信息量和提取成功率之间的矛盾，换句话说，并没有很好地解决二值图像水印算法对打印及扫描过程的鲁棒性。并且现有技术中所有的二值图像水印算法都存在着和该模型类似的弱点，都不具备良好的鲁棒性。
发明内容
本发明提供一种用于数字图像的数字水印嵌入、提取的方法及装置，用以提高数字水印使用中的鲁棒性，解决数字图像中的信息嵌入量小，视觉效果较差的问题，进一步地解决了数字图像用于普通纸介质文档时，由于图像失真、几何形变、打印、扫描和复印等操作所带来的信息丢失问题。
本发明一种用于数字图像的数字水印嵌入方法，技术方案包括如下步骤按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。
较佳地，所述将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。
较佳地，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。
较佳地，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。
较佳地，根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以所述调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数。
较佳地，所述第一步长小于0.5。
较佳地，进一步包括如下步骤将两两相邻的子区域划分为一组，对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
较佳地，进一步包括如下步骤根据子区域的黑点个数进行分组，对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
较佳地，所述的分组是将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组。
本发明还提供了一种数字水印嵌入方法的数字水印提取方法，技术方案包括如下步骤按所述第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。
较佳地，所述将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。
较佳地，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。
较佳地，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。
较佳地，根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值及第一步长的奇偶倍数提取水印信息位串。
本发明提供了一种用于数字图像的数字水印嵌入装置，技术方案包括分块模块，用于按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计模块，与分块模块相连，用于统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；个数计算模块，与统计模块相连，用于根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；翻转模块，与个数计算模块相连，用于按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。
较佳地，所述分块模块包括中心点确定单元，用于确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；划分单元，与中心点确定单元相连，用于根据中心点确定中心线后划分子区域。
较佳地，所述个数计算模块进一步用于根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以所述调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数。
较佳地，所述翻转模块包括第一分组单元，用于将两两相邻的子区域划分为一组；第一翻转单元，与第一分组单元相连，用于对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
较佳地，所述翻转模块包括第二分组单元，用于将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组；第二翻转单元，与第二分组单元相连，用于对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
本发明还提供了一种用于数字图像的数字水印提取装置，技术方案包括分块模块，用于按所述第一规则将数字图像分成若干子区域；统计模块，与分块模块相连，用于统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；提取模块，与统计模块相连，用于根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。
较佳地，所述分块模块包括中心点确定单元，用于确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；划分单元，与中心点确定单元相连，用于根据中心点确定中心线后划分子区域。
较佳地，所述提取模块进一步用于根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值及第一步长的奇偶倍数提取水印信息位串。
本发明有益效果如下由于本发明不是考虑单个子区域内绝对的像素个数，而是考虑了与平均黑点个数之间的比例关系，因此可以避免由于打印、扫描和复印过程中不同的浓度设置带来的单个子区域内部像素绝对个数的变化，从而可以更好地抵抗打印、扫描和复印过程中的不确定因素攻击，尤其对于打印、复印、扫描等图像复制过程中的分辨率不匹配问题，以及由于不同程度的缩放因素导致的图像偏差，具有很好地适应性和鲁棒性。
图1为实施例中所述在数字印章中嵌入数字水印方法实施流程示意图；图2为实施例中所述原始的数字印章图像示意图；图3为实施例中所述数字印章图像分割示意图；图4为实施例中所述利用图3所示分割方法剖分图2所示图像的示意图；图5为实施例中所述图4剖分后一个子区域放大的示意图；图6为实施例中所述图2所示的印章图像嵌入数字水印后的效果示意图；图7为实施例中所述在数字印章中提取数字水印方法实施流程示意图；图8为实施例中所述数字图像的数字水印嵌入装置结构示意图；图9为实施例中所述数字图像的数字水印提取装置结构示意图；图10为实施例中所述用于数字图像的数字水印嵌入与提取的实施流程示意图。
具体实施例方式
本发明的构思在于，通过将数字图像按照一定的方法进行划分、利用每个剖分子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比例关系以及步长将水印信息嵌入到数字图像中，从而得到一种用于数字图像的数字水印嵌入和提取方法。下面结合附图对本发明的具体实施进行说明。
由于数字印章图像在数字图像对信息安全在要求上的代表性，实施中以在数字印章嵌入以及提取数字水印为例来进行说明。实施中，作为实施例的数字印章图像带有突出的印章特点，即圆形，但是随着对本发明具体实施的说明，显然，对所举例的数字印章图像处理的方法同样适用于对所有数字图像的应用。
图1为在数字印章中嵌入数字水印方法实施流程示意图，如图所示，包括以下步骤步骤101、确定数字印章图像的方向，并剖分数字印章图像；图2为原始的数字印章图像示意图，实施中以该图来进行说明，本步骤中，选取如图2所示的数字印章图像，其中心的图符为正五角星。确定数字印章图像的方向时，可以先定位数字印章图像的外接矩形，确定外接矩形的中心点为数字印章图像的中心点；同时图2也跟其他印章图像一样，可以很容易地找出其中心对称线201。201均匀地分割印章图像同时，也是五角星的中心对称线，201所在的直线方向也即为该数字印章图像的方向。取201的中点为整个印章图像的中心点，然后以中心点为基准均匀剖分印章图像。图3为数字印章图像分割示意图，如图所示，在实施中，以印章图像的中心点为起点，以201为起始射线，采用如图3所示的分割方法将印章图像进行均匀剖分。分割的子区域个数m可以根据需隐藏水印信息量的大小而发生变化，但m为任意大于零的偶数。为了说明方便，将图3所示的圆均匀分割为了60个扇形区域，每两个个区域可以隐藏一个Bit信息，可以隐藏的总信息量为30bit。图4为利用图3所示分割方法剖分图2所示图像的示意图，图5为图4剖分后一个子区域放大的示意图，如图所示，将图3所示的分割方法分割的圆的区域对应叠加到图2上，便得到如图4所示的印章图像被均匀分割后的效果示意图，将其中的一个子区域放大后的效果示意图如图5所示。
需要说明的是，实施中针对印章图像的特点选用了以中心辐射来均分的方式对图像进行分割，但由本发明的构思可知，只要能达到将图像分割成区域便可实现本发明，同时，由下述步骤102中对区域的分组处理可知，分隔成的区域也并非需要均等。同理可知，实施中对中心点以及中心线的选取仅为对本发明对印章图像实施的一个说明，本发明适用于所有图像形状的水印嵌入提取，也就是当图像为不规则形状时，依据发明构思，只要将图像划分成子区域即可。在本发明中嵌入与提取的过程是相应的，因此在嵌入时按第一规则划分子区域时，则在提取时也按第一规则进行划分，第一规则表达了二者之间划分时的一致性，但并非限于表述一个固定的划分规则。
步骤102、分别统计剖分后的印章图像子区域内的黑点个数，并计算印章图像的平均黑点个数；分别统计步骤101中均匀剖分印章图像后的各子区域内部的黑点个数，记为∑i，其中i＝1，2，3...60。计算总的黑点个数之和∑∑＝∑1+∑2+∑3+...∑60；并计算平均的黑点个数 为Σ-=Σ/60;]]>步骤103、根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比例关系、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；该步骤中，计算每个子区域内的黑点个数与平均黑点个数 之间的比例关系Πi=Σi/Σ-,]]>i＝1，2，3...60；接下来，在判断嵌入水印的0/1数据位时，实施例中可以采用步长奇偶法来给与说明，步长奇偶法是奇偶嵌入法的扩展。每个剖分后的子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值相对于一定步长Q的倍数的奇偶性来表示0/1。这样使得算法具有一定的容错能力，经过水印攻击后上述的比值最大不超过Q/2都可以被有效检测出来。打印扫描过程后得到的图像与原图像看似相同，实际上这个过程综合了多种图像处理过程，图像的像素值及几何位置发生了很大变换，需要水印算法具有很强的鲁棒性才能抵抗这种攻击。此时步长Q的选择变得尤为重要，如果步长过大，需要改变的像素点的个数势必增加，这样会对原文本图像的视觉效果造成很大影响；若步长过小，受打印扫描过程的影响，嵌入后的数据信息特别容易丢失。在优选实施例中，选择步长为0.1，一般来说步长的选取不要超过0.5。
计算出每个子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值后，根据第一步长的奇偶倍数的限制，进行对该比值进行修改，修改的幅度乘以平均黑点个数即为第一个数。
为了使得隐藏信息位串的子区域内黑点个数与平均黑点个数之间的比值保持不变，就必须保证在修改每个子区域内的黑点个数后，印章图像的总的黑点个数不发生变化。为此，当一个子区域内的黑点个数发生变化后，另外一个相应的子区域内的黑点个数要做相反的变化。也就是说，当一个子区域内的黑点个数增加时，另外的一个子区域内的黑点个数必须以相同的数量减少，反之亦然。
这里，只要保证整个印章图像的黑点个数总和保持不变，子区域内的黑点个数的变化方式划分可以有多种。最直接的方法就是，将剖分后的m个子区域以两两相邻的子区域为一组进行平均划分，对于一个分组内部的两个子区域A和B，子区域A按照其第一个数翻转内部的像素点，而本组内的另外一个子区域，则按照相同的第一个数做相反的翻转像素点操作，保证数字印章的图像总的黑点个数保持不变，反之亦然。
但是如果相邻的两个子区域内的黑点个数差别较大时，而需要改变相同的像素点数时，对视觉效果的影响比较大。因此，考虑到各子区域的黑点个数不同，可以先将剖分后的m个子区域按照黑点个数的多少进行排序，从一端开始按照两两相邻的为一组进行均匀划分，每个分组内的两个子区域分别按照相同的第一个进行相反的翻转像素点操作，从而使得各子区域内部的像素点之间的翻转相对均衡。由区域分组可以看出本发明的精神在于区域内黑点个数与平均黑点个数之间的关系应用，也即在于黑点个数而非区域的大小或均等，通过分组的处理克服了不同区域中黑点个数不同的问题，因此对于不具备规则形状的其他数字图像而言，其处理方法是一致的。
经过上述过程，便可以计算出每个子区域内的需要反转像素点的第一个数。
步骤104、按第一个数翻转每个子区域内的像素点。
该步骤中，搜索每个子区域内的图像边界轮廓。此时如果黑色像素点组成的连通区域处在子区域的内部，则图像边界轮廓是闭合；否则是不闭合的。改变黑点个数时，沿子区域内的每条轮廓连续地翻转一组像素，需要增加黑色点时沿轮廓方向遍历，翻转黑点八邻域内的白点为黑色，直到翻转了第一个数像素为止。需要减少黑点时，同样沿轮廓遍历，翻转轮廓黑点为白色，直到翻转第一个数像素为止。其中对上下左右均同色的黑点不作翻转，可以起到一定平滑视觉效果的作用。
图6为图2所示的印章图像嵌入数字水印后的效果示意图，利用上述的方法嵌入水印信息后的印章图像效果如图所示，由图可以看出，变化前后的视觉平滑度比较理想，不仔细对比查看是不容易发现其中隐藏信息的。
基于同一构思，本发明还提供了在数字图像中提取数字水印的方法，将数字水印嵌入的方法中的过程相逆便可以将数字水印提取，即通过对嵌入水印的数字图像中的黑点个数等将嵌入的水印信息提取，从而将数字图像还原。下面结合附图来对提取方法的具体实施进行说明。根据对在嵌入方法的实施中的说明，本方法实施时仍旧以数字印章为例。
图7为在数字印章中提取数字水印方法实施流程示意图，如图所示，包括以下步骤步骤701、获取数字印章图像，确定数字印章图像的方向，并剖分数字印章图像；实施中可以通过扫描仪等设备，获取打印后的数字印章灰度图像，然后进行如下的操作对灰度图像进行纠斜处理；将灰度图像进行阈值化处理后得到黑白二值图像，可以采用大津法、迭代法或双峰法以及其他的边缘跟踪算法等；在二值图像中重新确定印章的方向，确定方向的方法跟嵌入过程相同；采用跟嵌入过程相同的方法对数字印章图像进行剖分。
步骤702、分别统计剖分后的印章图像子区域内的黑点个数，并计算平均黑点个数；分别统计S701中均匀剖分印章图像后的各子区域内部的黑点个数，记为∑i，其中i＝1，2，3...60。计算总的黑点个数之和∑∑＝∑1+∑2+∑3+...∑60；并计算平均的黑点个数 为Σ-=Σ/60;]]>步骤703、根据每个子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值关系及第一步长提取出所嵌入的水印信息位串。
计算每个子区域内部的黑点个数与平均黑点个数之间的比值，根据第一步长的奇偶倍数，提取出水印信息中0或1位串。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种用于数字图像的数字水印嵌入与提取装置，下面结合附图对嵌入与提取装置的具体实施方式
进行说明。
图8为数字图像的数字水印嵌入装置结构示意图，如图所示，嵌入装置中统计模块802与分块模块801相连，个数计算模块803与统计模块802、翻转模块804相连，其中分块模块按第一规则将数字图像分成若干子区域后，统计模块统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数，个数计算模块则根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数，最后翻转模块按第一个数翻转每个子区域内的像素点。
在分块模块801中包括了与中心点确定单元8011相连的划分单元8012，其中中心点确定单元确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；划分单元根据中心点确定单元确定的中心点来确定中心线后划分子区域。
个数计算模块803可以是根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数，在优选实施例中，选择步长为0.1，一般来说步长的选取不要超过0.5。
翻转模块804中包括第一分组单元将两两相邻的子区域划分为一组；第一翻转单元与第一分组单元相连，对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
所述翻转模块还可以包括第二分组单元将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组；第二翻转单元与第二分组单元相连，对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
图9为数字图像的数字水印提取装置结构示意图，如图所示，嵌入装置中统计模块802与分块模块801、提取模块901相连，其中分块模块按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计模块统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；提取模块根据子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。
在分块模块801中包括了与中心点确定单元8011相连的划分单元8012，其中中心点确定单元确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；划分单元根据中心点确定单元确定的中心点来确定中心线后划分子区域。
提取模块901根据子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值及第一步长的奇偶倍数提取水印信息位串。
本发明中嵌入与提取是一个相应的过程，下面再举一实施例用以说明本发明在同一发明构思下进行完整的数字水印嵌入与提取的具体实施过程。
图10为用于数字图像的数字水印嵌入与提取的实施流程示意图，如图所示，该实施中，给出了水印嵌入及提取的完整过程，用以进一步对本发明总构思的具体实施进行全面的说明，实施中可以包括以下步骤步骤1001、按第一规则确定数字图像的方向，并剖分数字图像；步骤1002、统计各剖分子区域中的黑点个数；步骤1003、计算平均黑点个数；步骤1004、分别计算各子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比例关系；步骤1005、计算各子区域内的需要反转的像素第一个数；步骤1006、翻转各子区域内的像素点；步骤1007、获取加入水印后的图像；步骤1008、按第一规则确定数字图像的方向，并剖分数字图像；步骤1009、分别统计剖分后的图像子区域内的黑点个数，并计算平均黑点个数；步骤1010、提取水印位信息。
使用本发明可以避免由于打印、扫描和复印过程中不同的浓度设置带来的单个子区域内部像素绝对个数的变化，从而能够更好地抵抗打印、扫描和复印过程中的不确定因素攻击；尤其对于打印、复印、扫描等图像复制过程中的分辨率不匹配问题、以及由于不同程度的缩放因素导致的图像偏差，都具有很好地适应性和鲁棒性。
本发明精神在于，根据数字图像剖分后子区域内的黑点个数与平均黑点个数的关系、以及步长将水印信息嵌入数字图像中，然后依同理从中提取水印信息。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种用于数字图像的数字水印嵌入方法，其特征在于，包括如下步骤按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按第一规则将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以所述调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数。
6.如权利要求1、或4、或5所述的方法，其特征在于，所述第一步长小于0.5。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤将两两相邻的子区域划分为一组，对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤根据子区域的黑点个数进行分组，对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的分组是将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组。
10.一种如权利要求1所述嵌入方法的数字水印提取方法，其特征在于，包括如下步骤按所述第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，按所述第一规则将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值及第一步长的奇偶倍数提取水印信息位串。
15.一种用于数字图像的数字水印嵌入装置，其特征在于，包括分块模块，用于按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计模块，与分块模块相连，用于统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；个数计算模块，与统计模块相连，用于根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；翻转模块，与个数计算模块相连，用于按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述分块模块包括中心点确定单元，用于确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；划分单元，与中心点确定单元相连，用于根据中心点确定中心线后划分子区域。
17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述个数计算模块进一步用于根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以所述调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数。
18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述翻转模块包括第一分组单元，用于将两两相邻的子区域划分为一组；第一翻转单元，与第一分组单元相连，用于对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述翻转模块包括第二分组单元，用于将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组；第二翻转单元，与第二分组单元相连，用于对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。
20.一种用于数字图像的数字水印提取装置，其特征在于，包括分块模块，用于按所述第一规则将数字图像分成若干子区域；统计模块，与分块模块相连，用于统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；提取模块，与统计模块相连，用于根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述分块模块包括中心点确定单元，用于确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；划分单元，与中心点确定单元相连，用于根据中心点确定中心线后划分子区域。
22.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述提取模块进一步用于根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值及第一步长的奇偶倍数提取水印信息位串。
全文摘要
本发明公开了一种用于数字图像的数字水印嵌入、提取方法及装置，嵌入时包括按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数；根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出需要翻转的像素第一个数；按第一个数翻转每个子区域内的像素点。提取时按第一规则将数字图像分成若干子区域；根据子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。本发明可以更好地抵抗打印、扫描和复印过程中的不确定因素攻击，尤其对于打印、复印、扫描等图像复制过程中的分辨率不匹配问题，以及由于不同程度的缩放因素导致的图像偏差，具有很好地适应性和鲁棒性。
文档编号G06T1/00GK1996381SQ200710063389
公开日2007年7月11日 申请日期2007年1月10日 优先权日2007年1月10日
发明者亓文法, 李晓龙 申请人:北京北大方正电子有限公司, 北京大学, 北大方正集团有限公司