专利名称：基于参数估计的抗rsc攻击鲁棒水印同步方法
技术领域：
本发明涉及水印检测，特别是涉及一种基于参数估计的抗RSC攻击鲁棒水印同步 方法。
背景技术：
数字水印作为一种版权保护手段，必然会受到各种各样的攻击。因此，鲁棒性是数 字水印的一项基本要求。现有的大多数水印方法都能抵抗一般的信号处理如有损压缩，添 加噪声，滤波等操作，但是这些方法不能抵抗微小的几何攻击。抗几何攻击的数字水印研究 已成为国际上最具挑战和难度的热门研究课题。目前抗几何攻击的水印方法，主要有 基于不变域的方法基于不变域的典型方法是Ruanaidh提出的傅立叶-梅陇(Fourier-Mellin)不变 域，该方法首先计算图像的DFT变换，然后对DFT的幅值进行LPM(Log-P0IarMap)映射，将 笛卡儿坐标系变成对数-极坐标系，之后对对数-极坐标上的系数作DFT变换，只取DFT的 幅值，此时得到的空间具有RST不变性，水印嵌入该空间可以抵抗RST，含水印图像由两次 逆DFT变换和一次逆LPM得到。事实上，该方法仅仅是理论上的，傅立叶-梅陇方法在DFT 域中进行LPM映射，要求进行大范围的插值，插值效率很低，使得该方法的执行具有一定的 难度。此外，由于该方法要求进行两次DFT变换，涉及计算量很大，水印嵌入在第二次DFT 的幅值上，因此水印所嵌入的频带可能不是原始图像中的中频区域，这意味着该不变域不 能满足鲁棒性和不可见性的要求，图像视觉质量下降很大。Solachidis提出将一个二值水 印嵌入到DFT变换域中以零频率为中心的圆环中，该方法对于平移和缩放鲁棒性较好，但 对于角度超过3°的旋转攻击无效。 基于模板(Template)匹配的方法这类方法的主要特征是在变换域中嵌入一个模板作为校准因子，由于DFT在几何 变换方面具有较好的性质，因此该类方法的模板都嵌入到DFT系数中，不同的方法体现在 组成模板的点数、强度和嵌入位置的不同。模板的强度由傅立叶幅度频谱的局部统计值自 适应决定。水印检测时，利用小的检测窗检测傅立叶幅度频谱的所有极大值，通过模板点和 检测到的极值点的匹配来确定含水印图像遭受的几何变换。基于模板的水印方法几乎都涉 及在一定的空间内搜索模板点的计算，搜索空间变大，模板可靠性变高，但计算量也随之增 大，且参数估计精度在很大程度上取决于模板点的匹配，如果模板点数目减少，估计的参数 误差增大。此外，不可忽略的一点是嵌入模板水印在一定程度上减少水印的嵌入容量或降 低含水印图像的视觉质量。该类方法的一个致命缺点就是当模板被攻击者移除后，水印的 检测过程就无法进行。 基于自参考的水印方法基于自参考的水印方法无需添加模板，它通过多次重复嵌入水印，运用水印本身 的自相关特性来达到同步。该类方法的主要缺点是易受图像有损压缩的影响，以及易受删除攻击，例如，使用滤波的方法滤除自相关函数中的峰值。综合目前抗几何攻击的水印方法，可以看出绝大部分水印方法集中于DFT域， DFT域与图像压缩标准JPEG和JPEG2000不兼容，限制了其应用。而图像压缩标准JPEG和 JPEG2000的核心技术DCT域和DWT域却不具备RST变换的不变性，水印方法的抗几何攻击 能力很差，因此研究不依赖于水印嵌入域的水印同步方法极为重要。张力提出了利用Tchebichef矩估计含水印图像所经历的几何变换参数的方法， 对含水印图像进行逆变换后再检测水印，该方法虽然不依赖于水印嵌入域，但只能抵抗旋 转、缩放和平移的单项攻击，不能抵抗组合攻击以及剪切攻击。邓峰森提出了一种基于图 像特征点的抗几何失真数字图像水印，使用Harris算子提取图像特征点，将这些特征点构 建成Delaunay三角网，将水印重复嵌入到三角网中的每一个三角形中，在水印检测时，只 要有一个三角形检测到水印，就能证明水印存在。该方法使用Harris算子来检测图像特征 点，特征点容易丢失，此外，虽然该方法能抵抗RSC攻击，但由于每个三角形所嵌入的水印 内容相同，所嵌入的水印容量有限，只能嵌入无意义的伪随机序列。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种 基于参数估计的抗RSC攻击鲁棒水印同步方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现基于参数估计的抗RSC攻击鲁棒水 印同步方法，其特征在于，包括以下步骤1)读入原始图像，通过Harris仿射不变特征点检测器提取对旋转、缩放等攻击具 有鲁棒性的原始图像特征点，构成狄洛尼Delaunay三角形，记录并保存原始图像特征点和 狄洛尼Delaunay三角形的结构信息；2)在接收端接收到含水印图像后，使用Harris仿射不变特征点检测器提取含水 印图像的特征点，构成狄洛尼Delaunay三角形，记录并保存这些特征点和三角形结构信 息；3)分别归一化原始图像的狄洛尼Delaunay三角形和含水印图像的狄洛尼 Delaunay三角形，通过相似度原则对归一化三角形进行匹配，确定含水印图像和原始图像 中狄洛尼Delaunay三角形的一一对应关系；4)根据每一对三角形的三个顶点坐标来计算图像所经历的仿射变换参数，然后对 上述仿射变换参数取平均值作为含水印图像所经历的仿射变换参数，之后对含水印图像进 行逆变换，达到同步后再检测水印。所述的步骤1)在提取原始图像特征点时，对原始图像进行高斯低通滤波。与现有技术相比，本发明方法能够不受水印嵌入域和嵌入方法的影响，在接收端 添加一个水印同步机制，通过三角形归一化来估计含水印图像所经历的仿射变换参数，对 含水印图像进行逆变换后，再进行检测，能够大大提高在遭受旋转、缩放、剪切等几何攻击 时的鲁棒性。
图1为本发明的原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。如图1所示，基于参数估计的抗RSC攻击鲁棒水印同步方法，包括以下步骤1)读入原始图像，通过Harris仿射不变特征点检测器提取对旋转、缩放等攻击具 有鲁棒性的原始图像特征点，构成狄洛尼Delaimay三角形，记录并保存原始图像特征点和 狄洛尼Delaimay三角形的结构信息；2)在接收端接收到含水印图像后，使用Harris仿射不变特征点检测器提取含水 印图像的特征点，构成狄洛尼Delaimay三角形，记录并保存这些特征点和三角形结构信 息；3)分别归一化原始图像的狄洛尼De Iaimay三角形和含水印图像的狄洛尼 Delaunay三角形，通过相似度原则对归一化三角形进行匹配，确定含水印图像和原始图像 中狄洛尼Delaimay三角形的一一对应关系；4)根据每一对三角形的三个顶点坐标来计算图像所经历的仿射变换参数，然后对 上述仿射变换参数取平均值作为含水印图像所经历的仿射变换参数，之后对含水印图像进 行逆变换，达到同步后再检测水印。所述的步骤1)在提取原始图像特征点时，对原始图像进行高斯低通滤波。本发明的具体实施步骤如下1、读入原始图像。使用Harris仿射不变特征点检测器提取图像特征点。在寻找 特征点时，对原始图像应用高斯低通滤波器，避免因噪声检测到角点，并执行多次旋转和缩 放攻击，以找到共同的特征点。这些点可以抵抗各种攻击，因此具有很强的鲁棒性。特征点 尽可能均勻分布，使用区域划分方法避免出现某个邻域内密集分布的情况。2、构建狄洛尼Delaimay三角形。在构建时，只使用三角形的形状，不使用原始图 像内容，三角形的内部数值以1填充，将这些三角形构成集合Aori。使用归一化方法将这些 三角形归一化为对旋转、缩放、平移、翻转具有不变性的标准三角形。3、使用DWT (离散小波变换)域自适应水印算法嵌入有意义的水印图像，经网络传 输后，在接收端接收可能遭受攻击的含水印图像。使用与第一步相同的方法寻找图像特征 点ο4、构建狄洛尼Delaimay三角形，在构建时，仍只使用三角形的形状，不使用含水 印图像的内容，三角形内部数值以1填充，将这些三角形构成集合Amart。使用归一化方法将 这些三角形归一化为对旋转、缩放、平移、翻转具有不变性的标准三角形。5、使用相似度原则对集合Ami和Amart中的归一化三角形进行匹配，根据三角形匹 配程度，设定一个阈值ε，使用匹配程度高于阈值ε的归一化三角形，确定含水印图像和 原始图像Delaimay三角形的一一对应关系，根据每一对三角形的三个顶点坐标来计算图 像所经历的仿射变换参数，然后对这些参数取平均值作为含水印图像所经历的仿射变换参 数。只要存在一对一一对应的三角形，就能估计出仿射变换参数。6、根据所估计的仿射变换参数，对含水印图像进行逆变换，达到同步后再检测水 印。
权利要求
1.基于参数估计的抗RSC攻击鲁棒水印同步方法，其特征在于，包括以下步骤1)读入原始图像，通过Harris仿射不变特征点检测器提取对旋转、缩放等攻击具有鲁 棒性的原始图像特征点，构成狄洛尼Delaimay三角形，记录并保存原始图像特征点和狄洛 尼Delaimay三角形的结构信息；2)在接收端接收到含水印图像后，使用Harris仿射不变特征点检测器提取含水印图 像的特征点，构成狄洛尼Delaimay三角形，记录并保存这些特征点和三角形结构信息；3)分别归一化原始图像的狄洛尼Delaimay三角形和含水印图像的狄洛尼Delaimay 三角形，通过相似度原则对归一化三角形进行匹配，确定含水印图像和原始图像中狄洛尼 Delaunay三角形的——对应关系；4)根据每一对三角形的三个顶点坐标来计算图像所经历的仿射变换参数，然后对上述 仿射变换参数取平均值作为含水印图像所经历的仿射变换参数，之后对含水印图像进行逆 变换，达到同步后再检测水印。
2.根据权利要求1所述的基于参数估计的抗RSC攻击鲁棒水印同步方法，其特征在于， 所述的步骤1)在提取原始图像特征点时，对原始图像进行高斯低通滤波。
全文摘要
本发明涉及基于参数估计的抗RSC攻击鲁棒水印同步方法，该方法通过Harris仿射不变特征点检测器来提取仿射不变特征点，利用这些特征点构成狄洛尼Delaunay三角形，然后利用图像归一化来匹配仿射变换前后图像中的三角形，通过匹配的三角形来计算图像所经历的仿射变换参数，对含水印图像进行逆变换，达到同步后再检测水印。与现有技术相比，本发明方法能够不受水印嵌入域和嵌入方法的影响，在接收端添加一个水印同步机制，通过三角形归一化来估计含水印图像所经历的仿射变换参数，对含水印图像进行逆变换后，再进行检测，能够大大提高在遭受旋转、缩放、剪切等几何攻击时的鲁棒性。
文档编号G06T1/00GK102054261SQ20091019799
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者吴健珍 申请人:上海工程技术大学