专利名称：基于直流系数比较的抗二次打印-扫描鲁棒零水印算法的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息安全领域。本发明设计一种基于直流系数比较的抗二次打印-扫 描鲁棒零水印算法，应用于证件防伪领域。
背景技术：
数字水印技术的功能之一在于对作品进行版权保护，可以被应用到证件防伪领 域。基于数字水印技术的证件防伪系统可以描述如下在证件制作端，数码照相机对人进行 拍照形成数码照片，通过特定的水印嵌入算法将唯一代表此人的水印信息嵌入数码照片， 然后打印出来制作成证件。在证件鉴别端，用扫描仪扫描证件图像，进行一定的后处理后利 用相应的水印提取算法提取水印信息来鉴别真伪。可见，对于整个证件防伪系统而言，打 印-扫描处理是水印算法鲁棒性所面临的主要考验。目前，已提出的能抵抗打印-扫描攻击的鲁棒数字水印算法仍然比较少。文献 [1-2]认为打印-扫描涉及到D/A和A/D两次变换，会产生添加随机噪声、剪切、缩放、旋转 等干扰，从而建立一个刻画打印-扫描所引起失真的模型，并提出基于傅里叶-梅林变换的 抗打印-扫描数字水印算法。文献[3]同时使用二维周期性模式在空域嵌入水印和使用模 极法在频率域嵌入水印，从而设计出一个抵抗打印-扫描的数字水印算法。文献[4]提出一 种空间域的基于人眼视觉特性和混沌映射的抗打印-扫描数字水印算法。文献[5]通过调 整离散余弦变换(Discreet Cosine Transformation, DCT)中频系数的次序嵌入水印。文 献[6]通过调整DCT中频系数分类中的系数正负号数量嵌入水印。文献[7]将文献W]的 思想应用于离散小波变换域(Discreet Wavelet Transformation, DWT)，通过调整DWT细 节子带系数的正负号数量嵌入水印。但以上算法都存在两点不足之处(1)以上算法都只 研究了抵抗一次打印-扫描的能力，却没有研究抵抗二次打印-扫描的能力；(2)打印-扫 描后的数字图像有可能在传输过程中进一步遭受一些信号处理的攻击，但以上算法都没有 对此进行研究。本发明的工作是针对以上不足之处展开的。本发明利用小波低频逼近子带相邻两 个子块直流系数(Direct Coefficient, DC)数值大小关系的稳定性，结合零水印技术[8] 提出一种抗二次打印-扫描的数字水印算法。本发明不仅考察了算法抵抗一次打印-扫描 的能力，而且还考察了抵抗二次打印-扫描的能力和抵抗打印-扫描后信号处理攻击的能 力。实验结果表明本发明在以上攻击测试中都表现出比较强的鲁棒性。参考文献[1]Lin Ching-yang, Chang Shih-fu. Distortion modeling and invariant extraction for digital image print-and-scan process[C]//Proceedings of International Symposium on Multimedia Information Processing(ISMIP 99).Taipei, Taiwan, December 1999.[2]Lin Ching-Yang. Public watermarking surviving general scaling and cropping -.an application for print-and-scan process [C]. Multimedia and Security
3Workshop at ACM Multimedia 99 Orlando FL, USE, Oct 1999 :41-46.[3]Gueluy D, Macq B, Delannay D. A print and scan optimized watermarking scheme[J]. IEEE Transaction on Image Processing,2001 :511-515.[4]张静，张春田.能抗打印一扫描过程的数字图像水印算法[A].全国第三届信 息隐藏学术研讨会论文集[C]，机械工业出版社，2001 :151-157.[5]牛少彰，钮心忻，杨义先，胡文庆.半色调图像中数据隐藏算法[J].电子学报， 2004，32(7) :1180-1183.[6]牛少彰，伍宏涛，谢正程，刘歆，杨义先.抗打印扫描数字水印算法的鲁棒性 [J].中山大学学报(自然科学版)，2004，43 (增刊2) 1-4.[7]谭论正，朱宁波，孙星明.基于文档图像的抗打印-扫描数字水印技术[J].计 算机应用研究，2007，24 (12) 199-200，265.[8]温泉，孙锬锋，王树勋.零水印的概念与应用[J].电子学报，2003，31 O) 214-216.
发明内容
本发明的目的是设计一种基于直流系数比较的抗二次打印-扫描鲁棒零水印算 法，应用于证件防伪领域。一种基于直流系数比较的抗二次打印-扫描鲁棒零水印算法，包括以下两个过 程A、零水印产生过程；B、零水印提取过程。步骤A进一步包括以下内容Al 对大小为MXM的原始图像进行m层DWT ；
,M、2A2 将小波低频逼近子带分割成互不重叠的nXn子块，子块的总数为(一)；
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.… ,Μ。A3 每个子块进行DCT，将得到的DC系数记为屯，/ = 1,2,···,(—-)2 ；
2 ηΑ4 比较相邻两个子块的DC系数数值大小关系产生原始零水印序列W。如果
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(12』_1彡(12」，那么令％ = 0;反之，令％ = 1。其中,为《的第」比特，_/ = 1,2,"、7(:^—)2。
22η步骤B进一步包括以下内容Bl 对攻击后的图像进行m层DWT ；B2 将小波低频逼近子带分割成互不重叠的nXn子块；
M Β3 每个子块进行DCT，将得到的DC系数记为d' ν 二 1,2,---,(^)2 ；
2 ηΒ4:比较相邻两个子块的DC系数数值大小关系提取零水印序列。如果 d' ^ d' 2j，那么令j = 0;反之，令j=l。其中，W'』为《'的第j比特。B5 计算原始零水印序列w和从攻击后的图像提取的零水印序列W'之间的相似 度以判断版权。相似度定义为
权利要求
1.一种基于直流系数比较的抗二次打印-扫描鲁棒零水印算法，应用于证件防伪领 域，包括以下两个过程A、零水印产生过程；B、零水印提取过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于直流系数比较的抗二次打印-扫描鲁棒零水印算 法，步骤A进一步包括以下内容Al 对大小为MXM的原始图像进行m层DWT ； A2 将小波低频逼近子带分割成互不重叠的ηΧη子块，子块的总数为(^；^)2 ； A3 每个子块进行DCT，将得到的DC系数记为屯
3.根据权利要求1所述的一种基于直流系数比较的抗二次打印-扫描鲁棒零水印算 法，步骤B进一步包括以下内容Bl 对攻击后的图像进行m层DWT ；B2 将小波低频逼近子带分割成互不重叠的nXn子块； Β3 每个子块进行DCT，将得到的DC系数记为
全文摘要
基于数字水印技术的证件防伪系统在证件制作端和证件鉴别端要对证件图像进行打印和扫描处理。打印-扫描处理是水印算法鲁棒性所面临的主要考验。本发明提出一种基于直流系数比较的抗二次打印-扫描鲁棒零水印算法。对图像进行离散小波变换，将低频逼近子带分割成互不重叠的子块，对每个子块进行离散余弦变换，通过比较相邻两个子块的直流系数数值大小关系产生零水印序列。本发明测试了抵抗一次打印-扫描攻击的鲁棒性、抵抗一次打印-扫描和常规信号处理混合攻击的鲁棒性、抵抗二次打印-扫描攻击的鲁棒性、抵抗二次打印-扫描和常规信号处理混合攻击的鲁棒性。实验结果表明本发明在以上攻击测试中都表现出比较强的鲁棒性。
文档编号G06T1/00GK102081788SQ20111000585
公开日2011年6月1日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者叶天语 申请人:浙江工商大学