专利名称：：有限拉当变换在数字水印中的应用方法
技术领域：
：本发明涉及一种有限拉当变换在数字水印中的应用方法，属于计算机软件应用
技术领域：
。有限拉当变换(FiniteRadontransform)简称FRAT。数字水印是一种数据隐藏技术，嵌入数据前后图像的大小一样，且肉眼不能分辨出嵌入前后图像的差别。
背景技术：
：随着计算机的发展与日益广泛的应用，知识产权屡屡遭到侵犯，使得人们越来越重视信息安全。而数字水印可以说是保护信息安全最有利也是最为有效的一种方法。通过加载水印可以有效的检测信息的完整性，真实性等一系列信息，从而更好的保护人们的知识产权。数字水印技术近些年来发展十分迅速，也在许多领域得到了广泛的应用，如医疗；银行；保险；远程教学等多个领域。其使用领域甚至超过了保护知识产权的范围。举个生动的例子在最新的火车票上也使用了数字水印防伪技术。可见其使用之广泛。本发明中使用拉当变换来选取奇异点，再根据奇异点选择嵌入数据的点。拉当变换是在上世纪60年代提出的。其介绍也相当多。关于奇异点的选取主要可以通过下面二个文献来描述。[1]StephaneMallat,SifenZhongCharacterizationofSimalsfromMultiscaleEdges[J]IEEETransactionsonpatiernanalysisandmachineintelligence,1992，14(7),710730.[2]JunmeiZhong,RuolaNingImageDenoisingBasedonWaveletsandMultifractalsforSingularityDetection[J],IEEETransactionsonimageprocessing,2005,14(10)，14351447前面两个文献在IEEE数据库中可以查到。总之，现有的奇异点选取都是在小波域中进行的。而本发明中通过拉当变换来选择奇异点至今为止没有任何的相关报道。
发明内容针对现有技术的不足，本发明提供一种有限拉当变换在数字水印中的应用方法。本发明提出一种新的基于有限拉当域的数字水印的新方法。这种方法主要是通过对原有图像进行分块的有限拉当变换选取奇异点，嵌入水印再逆变换的一个过程。这种数字水印方法包括嵌入与图像有关的文字，图像，语音信息.用这种技术制作的数字水印，经传播或贮存再提取时不会发生被丢失，破坏或被置换等，而且原始图像可以完全无损地恢复.即嵌入数字水印后，图像大小不变，肉眼不能分辨嵌入数字水印前后图像的差别.从而在保证嵌入信息的真实性，完整性和安全性的前提下，增加了图像的利用价值，有利于数字图像档案的建立。为了能够达到上述的目的本发明是这样进行的。通过严密的理论筛选的到符合要求的奇异点，然后在这些奇异点中选取部分点作为待嵌入点，然后再嵌入符合要求的水印。本发明包括水印的嵌入和水印的检测两部分，水印的嵌入方法如下1)对原图像进行分块的有限拉当变换；2)对每一块有限拉当变换后的图像数据进行小波的多尺度变换，从而计算出每一块图像的奇异点，并记下这些奇异点的位置；3)根据最大似然估计准则从这些奇异点中选取待嵌入水印点；4)根据扩频谱原理产生水印；5)采用自适应乘法嵌入水印，得到含有水印的图像；6)对含水印的图像进行逆有限拉当变换。水印的检测方法如下1)对含有水印的图像进行分块有限拉当变换，从而得到待检测的数据；2)对待检测的数据进行相关性检测，以判断图像是否含有水印。本发明“FRAT在数字水印中的应用”的优点在于1)本发明是在拉当于进行，相比较小波域处理图像的效果更佳理想。因为小波在处理点奇异的图像时效果比较显著，而拉当变换在处理线性奇异的图像时效果比较显著，而一般图像在进行适当的分块后都可以近似看成是线性奇异的图像。2)本发明具有极强的鲁棒性，能有效地抵抗图像处理和一般的几何攻击。特别是对噪声和JPEG压缩，这是因为该算法在用多尺度变换的模来选取系数时，就具有去噪的效果；而整个系数的选取的过程又符合JPEG压缩的规律。攻击试验结果如下表所示(z>Tz表示能够检测到含有水印)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>3)本发明具有极强的保密性。本发明适用范围广，特别适合医疗保险，远程教学，交通违章，公安司法，保密通讯，电子银行，视听产品的知识产权保护及对图像拥有者，个人隐私权等有严格要求的领域。图1是本发明的整体流程图。图2是FRAT系数的分布图。图3a嵌入水印前的LENA图像。图3b嵌入水印后的LENA图像。图4检测器对不同序列的响应。具体实施方法下面结合附图和实施例对整个过程做进一步说明。实施例嵌入水印的过程共分以下五个部分1)对原始图像进行分块的有限拉当变换；根据大量的实践经验，我们一般情况下可以将原始图像分为17*17的小块；2)选取奇异点，对上面的每一块经过拉当变换后的到的数据我们要计算每一块图像中每一点的奇异性，以判断其是否为奇异点。奇异性的计算如下=log2(M2J+1(x0,y0))~log2(M2J(x0,y0))上式中的#2,(而，凡)表示的是(X(l，y0)点在尺度j上小波变换的模值。对于二维矩阵，其计算公式如下M2j(x0,y0)2=\w^(x0,y0)\2+\w^(x0,y0)\2fV2](X。=e2i)(x0，凡)w2](X。,少。)=2J悬(/*02i)(x0,y0)上式中的炉^(x。,凡),妒2〗0。,凡)分别表示小波变换系数对水平方向和垂直方向求导数。而9为小波函数。如过奇异性指数大于0，则我们认为该点为奇异点；3)从图2我们可以看出经过有拉当波变换后系数的分布符合拉普拉斯分布，所以我们就可以用拉普拉斯分布来对这些奇异点进行估计。即这些点必须符合该点的绝对值大于阈值T，其中,其中凡二mediaM4…即ew2通常表示噪声的方差。^”0.6745es=ex-ew0es2为矩阵与噪声的方差差值。如果某点a>0且系数的绝对值大于T。对于符合条件的奇异点我们就选取其作为嵌入水印点；4)从图1可以看出我们这里产生水印采用的是经典的扩频谱技术，这里的扩频采用的是片率为256的方法。在嵌入水印过程中我们两次使用密匙以提高该发明的安全性；5)嵌入水印的方法有很多种，这里我们选择自适应的乘法嵌入，其表达式如下Iw(i，j)=I(i，j)+入|l(i，j)|W2(i,j)其中\为嵌入因子强度。Iw为嵌入水印后的序列，整个过程采用的是自适应的乘性法则。6)对嵌入水印的图像进行逆IFRAT。就是将嵌入水印的数据变换为原图像，只不过其中已经嵌入水印了。对于检测部分共有如下两个过程1)对待检测的图像进行分块有限拉当变换，其是检测就是嵌入的逆过程。这个步骤和第一部分的第一步是相同的；2)对图像进行相关检测以判断是否含有水印。相关检测是应用十分广泛的一种盲检测，其公式如下待检测的嵌入水印的系数记为&，计算水印与线性相关值。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中的M，N为水印图像的大小。再根据最小错误准则来确定检测域值Tz。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>当z>Tz时，判定待检测作品中含有水印；当z<Tz时，判定待检测作品中不含有水印。图3a为没有嵌入水印时的图像，图3b为嵌入水印后的图像，从这两幅图中几乎看不到差别。说明水印嵌入的影响较小。图4是相关检测器对不同序列的检测结果，其中的第250条为水印序列，可见其能有效的检测出水印。权利要求一种有限拉当变换在数字水印中的应用方法，其特征在于，包括水印的嵌入和水印的检测两部分，水印的嵌入方法如下1)对原图像进行分块的有限拉当变换；2)对每一块有限拉当变换后的图像数据进行小波的多尺度变换，从而计算出每一块图像的奇异点，并记下这些奇异点的位置；3)根据最大似然估计准则从这些奇异点中选取待嵌入水印点；4)根据扩频谱原理产生水印；5)采用自适应乘法嵌入水印，得到含有水印的图像；6)对含水印的图像进行逆有限拉当变换；水印的检测方法如下1)对含有水印的图像进行分块有限拉当变换，从而得到待检测的数据；2)对待检测的数据进行相关性检测，以判断图像是否含有水印。全文摘要FRAT在数字水印中的应用，属于计算机软件应用
技术领域：
。FRAT在数字水印中的应用涉及计算机软件，在数字图像中嵌入数据，并可无损恢复处理，其主要内容包括两部分第一部分包括分块FRAT、选取奇异点、选取嵌入系数点、产生水印、嵌入水印、恢复图像。第二部分包括分块FRAT、计算相关值判断是否含有水印。本发明比较小波域处理图像的效果更佳理想；具有极强的鲁棒性，能有效地抵抗图像处理和一般的几何攻击。特别是对噪声和JPEG压缩；具有极强的保密性。本发明适用范围广，特别适合医疗保险，远程教学，交通违章，公安司法，保密通讯，电子银行，视听产品的知识产权保护及对图像拥有者，个人隐私权等有严格要求的领域。文档编号G06T1/00GK101799912SQ20101012194公开日2010年8月11日申请日期2010年3月11日优先权日2010年3月11日发明者佘祥顺,王欣申请人:山东大学