抗打印扫描的数字水印方法
【专利摘要】本发明名称为抗打印扫描的数字水印方法，本发明属于图像处理、计算机视觉、计算机安全、数据安全、计算机应用、电子商务、电子政务等领域。本发明提出了一种抵抗打印扫描的数字水印方法。该方法能够有效应对在硬拷贝过程中所经历的数/模、模/数变换。为了提高应对攻击的抵抗性，本发明对水印信息进行了纠错处理，纠错采用汉明纠错码完成，纠错码保证了能够有效应对在数模转换过程中所发生的数据改变。在水印的提取过程中采用了失真校正来应对数模所产生的失真。失真修正过程中是可选操作集合，具体包含几何校正、像素校正、中值滤波等过程，在实际的操作中，根据图像本身的特性选择有针对性的操作完成失真修正。
【专利说明】抗打印扫描的数字水印方法
【技术领域】
[0001]本发明专利属于图像处理、计算机视觉、计算机安全、数据安全、计算机应用、电子商务、电子政务等领域。
【背景技术】
[0002]数字水印技术是指在数字图像内嵌入数字信息，该信息具有不可见性。可以根据不同的分类标准对数字水印进行划分。例如，根据其鲁棒性可以划分为鲁棒性水印、脆弱性水印、半脆弱水印。数字水印的用途广泛，可以用于信息隐藏、图像认证、版权保护等诸多领域。数字水印的研究取得了丰硕的成果，但是目前的研究主要集中于数字领域，对于经过了数/模、模/数变换的数字图像，也有一些研究和应用。
【发明内容】
[0003]本发明提出了一种抵抗打印扫描的数字水印方法。该方法能够有效应对在硬拷贝过程中所经历的数/模、模/数变换。为了提高应对攻击的抵抗性，本发明对水印信息进行了纠错处理，纠错采用汉明纠错码完成，纠错码保证了能够有效应对在数模转换过程中所发生的数据改变。在水印的提取过程中采用了失真校正来应对数模所产生的失真。失真修正过程中是可选操作集合，具体包含几何校正、像素校正、中值滤波等过程，在实际的操作中，根据图像本身的特性选择有针对性的操作完成失真修正。
【专利附图】
【附图说明】
[0004]图1是水印嵌入过程。
[0005]图2是水印提取过程。
【具体实施方式】
[0006]具体实施过程包括水印嵌入过程和水印提取过程。水印提取过程包括:水印信息加密、水印信息纠错编码、提升小波变换(LWT)、嵌入水印、逆提升小波变换(ILWT)等过程，该过程如图1所示。水印提取过程包括:失真修正、提取水印(检测)、纠错、解密等过程，该过程如图2所示。
[0007]I水印嵌入过程
[0008]1.1水印信息加密
[0009]水印信息可以是文本信息，图像信息，按照其不同分类进行预处理及加密。
[0010]I)文本信息
[0011]具体加密过程如下:
[0012]A) 二进制转换
[0013]按照其ASCII码将其转换为二进制编码，将得到的序列标记为S。
[0014]B)生成混沌序列[0015]根据初始密钥，生成混沌序列，该序列可以表示为:
[0016]CS = (X1, X2, , xn}
[0017]C)序列排序
[0018]将生成的混沌序列排序，处理如下:
[0019]NCS = Sort (CS)
[0020]式中，NCS是混沌序列的排序结果；Sort O是排序函数。
[0021]D)标号序列生成
[0022]根据新序列NCS中每个元素在序列CS中的位置，得到一个新的排序序列I为:
[0023]I = (I1, I2, , IJ
[0024]E)置乱序列
[0025]在序列S与序列I之间建立一一对应关系。将水印信息初始值S内的每个元素按照序列I进行置乱，将序列S内的第i个元素，置乱到其对应的位置上的Ii列上。
[0026]注意，解密时，需要将第Ii列上上的值置乱到i列上即可。
[0027]2)灰度图像
[0028]采用位平面分解与Gray码的方式进行加密操作。
[0029]A)位平面分解
[0030]假设当前图像为F，将其降维，则当前图像可以表示为:
[0031]F = (Biti, i = 1,2,...,η}
[0032]式中，Biti表示像素位，i表示其降维后的位置，η是图像降维后的长度大小。
[0033]位平面分解是指灰度图像的值在[0，255]内，此时，可以将其值转换为8位二进制。对于某个像素点，可以分解为:
[0034]Biti — (bi7，bi6，bi5，bi4，bi3，bi2，hn, bi0)2
[0035]位平面是指，由不同的Biti内相同位置的元素所组成的平面序列。例如:
[0036]BO = {bi0，i = 1，2，…，η}
[0037]BI = {bn，i = 1,2,…，η}
[0038]Β2 = {bi2，i = 1,2,…，η}
[0039]Β3 = {bi3，i = 1,2,…，η}
[0040]Β4 = {bi4，i = l,2,…，η}
[0041]Β5 = {bi5，i = 1,2,…，η}
[0042]Β6 = {bi6，i = 1,2,…，η}
[0043]Β7 = {bi7，i = 1,2,…，η}
[0044]式中，η是降维后的图像序列长度。
[0045]B)位平面异或
[0046]将分解后的位平面的高4位进行异或，规则如下:
[0047]Bit7 = Xor (Bit7, Bit0)
[0048]Bit6 = Xor (Bit6, Bit1)
[0049]Bit5 = Xor (Bit5, Bit2)
[0050]Bit4 = Xor (Bit4? Bit3)
[0051]此时得到一个新的图像序列FR。[0052]C) Gray 码变换
[0053]对于一个任意的像素，其二进制可以表示为:
[0054]value = (b7, b6, b5, b4, b3, b2, Id1, b0)2
[0055]进行如下计算，即可得到其Gray码:
【权利要求】
1.一种抗打印扫描的数字水印方法，其特征是能够有效应对在硬拷贝过程中所经历的数/模、模/数变换。为了提高应对攻击的抵抗性，本发明对水印信息进行了纠错处理，纠错采用汉明纠错码完成，纠错码保证了能够有效应对在数模转换过程中所发生的数据改变。在水印的提取过程中采用了失真校正来应对数模所产生的失真。失真修正过程中是可选操作集合，具体包含几何校正、像素校正、中值滤波等过程，在实际的操作中，根据图像本身的特性选择有针对性的操作完成失真修正。
2.根据权利要求1所属的方法，其特征是针对彩色图像及灰度图像采用位平面分解与Gray码的方式进行加密操作；在具体实现时，首先对水印信息图像进行位平面分解，然后对位平面信息的高4位平面进行有针对性的异或操作，
Bit7 = Xor (Bit7, Bit0)
Bit6 = Xor (Bit6, Bit1)
Bit5 = Xor (Bit5, Bit2)
Bit4 = Xor (Bit4, Bit3) 在此基础上，对得到的新的图像进行Gray码编码，完成对水印信息的加密工作。
3.根据权利要求1所属的方法，其特征是采用汉明纠错码完成对水印信息的纠错处理。将水印信息码分组，以4位为一个单位，添加3位监督码，保证在信息码和监督码之间满足一个特定的异或关系以保证能够完成出错位的识别纠正。
4.根据权利要求1所属的方法，其特征是失真修正过程中是一个可选操作集，包括几何校正、中值滤波、 像素校正等操作，在实际使用中，根据图像自身特性完成对图像的失真校正工作。
【文档编号】G06T1/00GK103886537SQ201210562416
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月20日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】李立宗 申请人:天津职业技术师范大学