专利名称：基于视觉感知特性的数字图像水印方法
基于视觉感知特性的数字图像水印方法技术领域
本发明所述的基于视觉感知特性的数字图像水印方法涉及多媒体信息安全中信 息隐藏与数字水印技术领域，具体涉及一种基于人类视觉感知的数字图像水印方法。
背景技术：
目前数字水印(Digital Watermarking)作为传统加密方法的有效补充手段，是一种可以在开放网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术，近年来已引起人们高 度重视，并已成为国际学术界研究的一个热点。所谓数字图像水印，就是将具有特定意 义的标记(水印)，利用数据嵌入的方法隐藏在数字图像产品中，用以证明创作者对其作 品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的依据，同时通过对水印的检测和分析保证数 字信息的完整可靠性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。
近年来，数字图像水印技术研究取得了很大进展，并陆续提出了一系列数字图 像水印算法。但遗憾的是，为了对抗常规信号处理(如有损压缩、低通滤波、噪声干扰 等)以及诸如旋转、缩放、平移、行列去除、剪切、镜像翻转、随机扭曲等几何攻击， 现有绝大多数图像水印方案将注意力放在了鲁棒性的研究上，而平衡数字水印鲁棒性和 不可感知性的算法却不多。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的 基于视觉感知特性的数字图像水印方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要 的。发明内容
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的是研究设计一种新型的基于 视觉感知特性的数字图像水印方法，从而解决现有数字图像水印技术将注重鲁棒性的研 究，而对平衡数字水印鲁棒性和不可感知性的算法研究却很少等问题。本发明所述的基 于视觉感知特性的数字图像水印方法主要包括以下五个步骤
第一步、数字图像水印预处理；
第二步、提取重要区域；
第三步、建立视觉感知模型；
第四步、数字图像水印的嵌入；
第五步、数字图像水印检测。
一、本发明所述的数字图像水印的预处理包括以下步骤
第一步、将二值图像水印利用行扫描形成一维向量；
第二步、利用logistic映射产生混沌密钥，对一维数字图像水印序列进行加密处理。
二、本发明所述的提取重要区域包括以下步骤
1)、原始载体图像的归一化处理
第一步坐标中心化处理；
第二步x-shearing归一化处理；
第三步缩放归一化处理；
第四步旋转归一化处理；
得到相应的归一化图像；
2)、在归一化图像中确定重要区域。
三、本发明所述的建立视觉感知模型应掌握视觉感知特性，所述的视觉感知特 性包括图像的亮度、纹理以及边缘特性；建立视觉感知模型的步骤如下
第一步、亮度模型的建立
使用亮度是因为图像的阴暗和明亮受亮度的影响；在计算时，使用大小为5*5 的滑动窗口，同时亮度模型使用视频失真度测量系统；这个模型的计算如下
Ml (X, y) = maxj^ (bg (x, y), mg(x, y)), f2 (bg (χ, y)) }
f!(bg(x, y)，mg(x，y))=mg(x，y)*a(bg(x，γ)) + β (bg(x, y))
权利要求
1.一种基于视觉感知特性的数字图像水印方法，其特征在于主要包括以下五个步骤第一步、数字图像水印预处理； 第二步、提取重要区域； 第三步、建立视觉感知模型； 第四步、数字图像水印的嵌入； 第五步、数字图像水印的检测。
2.根据权利要求1所述的基于视觉感知特性的数字图像水印方法，其特征在于所述的 数字图像水印的预处理包括以下步骤第一步、将二值图像水印利用行扫描形成一维向量；第二步、利用logistic映射产生混沌密钥，对一维数字图像水印序列进行加密处理。
3.根据权利要求1所述的基于视觉感知特性的数字图像水印方法，其特征在于所述的 提取重要区域包括以下步骤1)、原始载体图像的归一化处理 第一步坐标中心化处理； 第二步x-shearing归一化处理； 第三步缩放归一化处理； 第四步旋转归一化处理；得到相应的归一化图像；2)、在归一化图像中确定重要区域。
4.根据权利要求1所述的基于视觉感知特性的数字图像水印方法，其特征在于所述的 建立视觉感知模型，应掌握视觉感知特性，所述的视觉感知特性包括图像的亮度、纹理 以及边缘特性；建立视觉感知模型的步骤如下第一步、亮度模型的建立使用亮度是因为图像的阴暗和明亮受亮度的影响；在计算时，使用大小为5*5的滑 动窗口，同时亮度模型使用视频失真度测量系统；这个模型的计算如下
5.根据权利要求1所述的基于视觉感知特性的数字图像水印方法，其特征在于所 述的数字图像水印的嵌入首先将原始数字图像水印信息转化为二进制序列m = (In1, m2，…，mM)，其中In1G {0，1}；嵌入数字图像水印信息时，首先密钥的控制下在 DFT中频区域坐标轴的第一象限内随机选择一组坐标点(Ul，Vl)，(u2, v2),…，(uMc, vMc),这里的坐标点Ul，^必须满足/；,^2+ < fw2 ；对于数字图像水印序列中的每一 个比特的信息In1G {0，1}，同时修改坐标点(Ul，V1)以及坐标点(_Vl，U1)的DFT系数 的幅度值，即修改两个成90°角的系数的幅度值 |F' Cu1, Vl)|-|F' (-V1, U1) |> α ,如果 In1=I |F' (U1, Vl)|-|F' (-V1, U1) |<- α ,如果 mi = 0 α =k*log (HVS)，k 为常数α为量化步长，由于选择α时，必须在数字图像水印的鲁棒性和不可见性之间折 中；所以等价公式是在仿真实验中通过多次调试得出；在此，k取之为2*103;根据每一 比特水印信息In1对坐标点(Ul，V1)和(_Vl，U1)上的系数幅度值做如下处理 第一步、求出两坐标点(Ul，V1)和(_Vl，U1)的系数幅度值之差Δ
6.根据权利要求1所述的基于视觉感知特性的数字图像水印方法，其特征在于所述的 数字水印的检测过程包括以下步骤第一步、矩的图像归一化技术，对待检测图像为F'进行归一化处理，以得到相应的 归一化图像Γ ；第二步、域不变质心理论，从归一化图像Γ中提取出重要区域0% 第三步、含水印图像进行二维DFT变换，选取DFT的中频区域，在密钥的控制下在 嵌入水印的位置按照下面的公式提取水印信息；
全文摘要
本发明所述的基于视觉感知特性的数字图像水印方法，涉及多媒体信息安全中信息隐藏与数字水印技术领域，主要包括五个步骤数字图像水印预处理；提取重要区域；建立视觉感知模型；数字图像水印的嵌入；数字图像水印的检测。具体流程包括首先利用基于矩的图像归一化技术将载体图像映射到几何不变空间内，并结合不变质心理论在归一化图像中确定重要区域。然后，根据视觉感知特性，建立视觉感知模型。最后结合视觉感知模型，利用某种特定的自适应量化调制策略，将一个大小为256-bits的可读水印自适应地嵌入到重要区域的DFT域内。水印提取时无须求助于原始载体，很好地实现了盲检测。本方法不仅具有良好的透明性，而且具有较好的鲁棒性。
文档编号G06T1/00GK102024249SQ20101056628
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者王向阳, 王晶 申请人:辽宁师范大学