一种抗几何攻击的数字水印处理方法
【专利摘要】本发明实施例公开了一种抗几何攻击的数字水印处理方法，该方法包括：将水印信息结构化处理，将水印信息多次重复嵌入载体图像每个分片的DCT域中；在时域上利用差分确定一个抗缩放攻击网格；在水印提取过程中，提取抗缩放攻击网格，计算出几何变换参数并进行几何校正；利用水印提取方法进行水印的提取。在本发明实施例中，对水印信息进行结构化处理，在原始图像的每个分片中重复嵌入水印信息，在该图像上确定一个固定大小的抗缩放攻击网格；在检测时，通过检测抗缩放攻击网格来对待检图像进行几何变换参数的估计，进行图像校正和恢复，用水印提取算法实现水印的提取。在图像经缩放和剪切后，均能较好地提取出水印信息，达到了抗缩放和抗剪切的要求。
【专利说明】一种抗几何攻击的数字水印处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理【技术领域】，尤其涉一种抗几何攻击的数字水印处理方法。
【背景技术】
[0002]随着网络的日益普及，多媒体信息交流达到了前所未有的深度和广度。人们可以通过Internet发布自己的多媒体作品(包括音频、视频、动画、图像等)、传递重要信息、进行网络贸易等，但随之而来的副作用也十分明显。例如，任何人都可以通过网络轻而易举地得到他人的原始作品，尤其是数字化的图像、音乐、电影等，盗用者不但可以通过非法手段获取电子数据，而且可以未经作者的同意而对原作品加以复制、修改、生产等，这些不法行为严重侵害了作者的著作权，给版权所有者带来巨大的经济损失，对信息安全造成强烈的冲击。
[0003]自从1993年Caronni首次提出“数字水印”概念之后，数字水印作为当前多媒体版权保护的一项极有潜力的解决方案，已经成为学术界和商业界共同关注的热点。数字水印技术是通过一定的算法将一些标志性信息直接嵌入到多媒体内容中，不但不影响原内容的价值和使用，且水印不能被人感知或注意到，只有通过专用的检测才能提取。其中被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等，用于证明作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据，同时通过对水印的检测盒分析来保证数字信息的完整可靠性，从而成为保护知识产权和数字多媒体防伪的有效手段。
[0004]尽管数字水印技术的发展已有10余年的历史，并且取得很大的进展，在工业界也开始使用，然而它还未成为数字内容安全保护体系中的有效组成部分，越来越多的攻击方法依然是数字水印技术面临的难题。目前为止，数字水印算法的抗攻击能力仍然没能达到人们的预期要求，一般只能抵抗几种常见的攻击，其中，解决水印的同步攻击被认为是提高数字水印鲁棒性的关键问题。几何变换攻击时同步攻击的一种，它通过图像的几何操作，如缩放、空间位移、旋转、裁剪、重采样以及一些几何变形等破坏水印嵌入与检测的同步，从而使水印检测器检测不到图像中的水印信号，进而达到攻击的目的，是一种有效的攻击方法。
[0005]几何攻击的出现对水印系统的鲁棒性、或者说可用性带来了致命的打击，它造成的图像失真很小，但是它可以使得绝大多数的水印算法失效，因此，抗几何攻击的数字水印技术研究具有十分重要的理论意义和应用价值。
[0006]作为版权保护的有效手段，数字水印必须能够在使用过程中对各种攻击具有较强的鲁棒性。抗几何攻击时数字水印技术的难点，但几何攻击也是实际应用中非常常见的攻击。已有的抗几何攻击的水印算法可以分为以下三类:一是嵌入水印时另外嵌入一个额外的模板用于估计图像经过的几何变换的参数；二是在对几何攻击具有不变性的域中嵌入水印，如奇异值分解、傅里叶-梅林变换域、基于矩的图像归一化区域、Zernike矩等；三是利用图像的不变特征点实现水印的重同步。已有的大多数算法都可以有效抵抗加噪、滤波、JPEG压缩等常规攻击，但对于剪切、平移、缩放、旋转等几何攻击，鲁棒性较差。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种抗几何攻击的数字水印处理方法，在图像经缩放和剪切后，均能较好地提取出水印信息，达到了抗缩放和抗剪切的要求。
[0008]为了解决上述问题，本发明提出了一种抗几何攻击的数字水印处理方法，所述方法包括:
[0009]将水印信息结构化处理，将水印信息多次重复嵌入载体图像每个分片的DCT域中；
[0010]在时域上利用差分确定一个抗缩放攻击网格；
[0011]在水印提取过程中，提取抗缩放攻击网格，计算出几何变换参数并进行几何校正；
[0012]利用水印提取方法进行水印的提取。
[0013]优选地，在所述将水印信息结构化处理的步骤之前，还包括:选择30X32 二值图像作为待嵌入的水印信号，根据数字图像的发行商、授权用户以及分发时间组成二值图像。
[0014]优选地，所述将水印信息多次重复嵌入载体图像每个分片的DCT域中的步骤包括:
[0015]对载体图像进行分片，每个分片大小为256 X 256,在每个分片中嵌入一个版本的水印信息；
[0016]在每个256X256的分片中将分片图像分为8X8的小块，选择其中的256个小块进行水印信息的嵌入，在每个小块中嵌入4比特，256个小块总共嵌入1024比特；
[0017]把选定8X8小块的数据变换到DCT域上，选择DCT域的中低频区的4个AC系数来嵌入水印比特；
[0018]对每个8X8DCT块进行JPEG反量化后作DCT逆变换，将各8X8块放入载体图像中原来位置。
[0019]优选地，所述把选定8X8小块的数据变换到DCT域上，选择DCT域的中低频区的4个AC系数来嵌入水印比特的步骤包括:
[0020]提取出选定的水印嵌入位置DCT低频系数FData (X) JfFData(X)进行JPEG量化，量化结果存入CU)，提取出CU)的第3位比特，记为b3，取CU)绝对值，记为D(X)，对D(X)进行舍入量化以嵌入水印信号:
【权利要求】
1.一种抗几何攻击的数字水印处理方法，其特征在于，所述方法包括: 将水印信息结构化处理，将水印信息多次重复嵌入载体图像每个分片的DCT域中； 在时域上利用差分确定一个抗缩放攻击网格； 在水印提取过程中，提取抗缩放攻击网格，计算出几何变换参数并进行几何校正； 利用水印提取方法进行水印的提取。
2.如权利要求1所述的抗几何攻击的数字水印处理方法，其特征在于，在所述将水印信息结构化处理的步骤之前，还包括:选择30X32 二值图像作为待嵌入的水印信号，根据数字图像的发行商、授权用户以及分发时间组成二值图像。
3.如权利要求1所述的抗几何攻击的数字水印处理方法，其特征在于，所述将水印信息多次重复嵌入载体图像每个分片的DCT域中的步骤包括: 对载体图像进行分片，每个分片大小为256X256,在每个分片中嵌入一个版本的水印信息； 在每个256X256的分片中将分片图像分为8X8的小块，选择其中的256个小块进行水印信息的嵌入，在每个小块中嵌入4比特，256个小块总共嵌入1024比特； 把选定8X8小块的数据变换到DCT域上，选择DCT域的中低频区的4个AC系数来嵌入水印比特； 对每个8X8DCT块进行JPEG反量化后作DCT逆变换，将各8 X 8块放入载体图像中原来位置。
4.如权利要求1所述的抗几何攻击的数字水印处理方法，其特征在于，所述把选定8X8小块的数据变换到DCT域上，选择DCT域的中低频区的4个AC系数来嵌入水印比特的步骤包括: 提取出选定的水印嵌入位置DCT低频系数FData(X) JfFData(X)进行JPEG量化，量化结果存入CU)，提取出CU)的第3位比特，记为b3，取CU)绝对值，记为D(X)，对D(X)进行舍入量化以嵌入水印信号:
5.如权利要求1所述的抗几何攻击的数字水印处理方法，其特征在于，所述利用水印提取方法进行水印的提取的步骤包括: 进行几何变换参数的计算及图像的校正，按照常规图像缩放的方法恢复图像； 对恢复出来的水印图像进行图像定位，当图像遭到剪切攻击后，在残留图像中确定残留完整分片的位置。
【文档编号】G06T1/00GK104036450SQ201410318294
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年7月6日 优先权日:2014年7月6日
【发明者】刘海亮, 蔡梟, 苏航, 杨艾琳 申请人:中山大学深圳研究院