专利名称：具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法及其提取方法
技术领域：
本发明涉及图像信息安全技术领域，尤其涉及一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法及其提取方法。
背景技术：
近年来，国内外有关认证水印的论述日益增加。但是，大多数认证水印研究都是针对某一种添加方式或者使用某一个变换工具，这类单一的认证水印算法，要么不能很好地抵抗各种攻击，要么就过于复杂而不能得到实际应用。因此，有必要研究双重水印来提高水印的抗攻击能力。目前的双重水印嵌入方法，习惯采用在图像像素的最低位嵌入一重水印，在次低位嵌入另一重水印。虽然这些双重水印都可以提高水印的抗攻击能力。然而他们都比只嵌入一重水印对原图像的损坏更大。因此，有必要研究出一种不会增加对原图像的损坏的双重水印方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提出一种具有鲁棒性、能够有效的检测出块攻击及替换攻击、对原始图像的损坏少的双重脆弱数字水印的嵌入方法。为达到上述目的，本发明的技术方案为:一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法包括以下步骤:步骤一:将原始图像的最不重要位置零，并对其进行I X J分块，第r块记为又;，同
时根据分块的大小设计置乱模板，对每一个分块都采用相同的置乱模板进行置乱；步骤二:对图像进行Hash函数加密，计算出图像数据摘要已，所述已满足以下公式:
权利要求
1.一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法，其特征在于:其包括以下步骤: 步骤一:将原始图像的最不重要位置零，并对其进行I X J分块，第r块记为^，同时根据分块的大小设计置乱模板，对每一个分块都采用相同的置乱模板进行置乱； 步骤二:对图像进行Hash函数加密，计算出图像数据摘要已，所述已满足以下公式: Pr = H_，t) = (X,W，”.A0 其中，P丨为散列值，S为散列长度，M为图像高度，N为图像宽度，将已作为第一重水印信息； 步骤三:对P,进行Huffman编码，实现无损压缩； 步骤四:在Huffman编码后的图像块的剩余位中嵌入第二重水印信息，即得到含有双重水印信息的图像Hr; 步骤五:将需要嵌入的二值水印图像记为W(i，j)，并对其进行对应的IXJ分块，相应的分块记为Wr(i，j)，然后将双重水印信息的图像Hr与二值水印图像分块Wr(i，j)实施异或操作得到要嵌入的双重水印I"其中I=H0W: ΓΓΓ 步骤六:利用公钥密码系统E (.)及私人密码K对双重水印L加密，得到加密后的水印信息C；，其中Cr=Ek(Ir) 最后利用加密后的水印信 息(；重新修改^的最不重要位，即得到嵌入双重水印的图像Yr。
2.根据权利要求1所述的一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法，其特征在于: 所述步骤一中采用16X8的图像分块；所述步骤二中的Hash函数为MD5函数，散列长度 S=128。
3.根据权利要求1所述的一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法，其特征在于: 所述步骤四中的嵌入第二重水印信息的具体嵌入过程如下: 设Huffman编码后的图像块的剩余位为η位，我们将最后四位用来存储第二重水印信息的长度η-4 ;将每个分块相临近的32X16图像块的每个像素点的值相乘，得到乘积，把乘积mod2n4运算,得到mod运算的余数,将余数存入剩余的n4位,作为第二重水印信息。
4.根据权利要求1所述的一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法，其特征在于: 所述步骤三中的Huffman编码的过程为: ①首先统计出需要编码的每个符号出现的频率，并按照符号出现的频率从小到大依序排序； ②选出最小值和第二小值，作为二叉树的两个叶子节点，将最小值与第二小值的和作为二叉树的根节点； ③如果二叉树的根节点为1，即选出的最小值与第二小值的和为1，则执行④；否则，将选剩下的值重复执行①和②，并将本轮产生的新根节点与上一轮产生的根节点作为新的二叉树的两个叶子节点，将其和作为新的二叉树的根节点，重复本步骤直至得到为I的根节占.④将形成的遍历二叉树的左节点标O，右节点表面1，并把最上面的根节点到最下面的叶子节点之间的O、I序列串起来,即得到各个符号的Huffman编码。
5.一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的提取方法，其特征在于:其包括以下步骤:步骤一:将待提取的图像分块，分离出像素最不重要位，并将其记为4，同时对每个图像分块的最不重要位置零，并将置零后的记为I；，然后将I；、图像高度M、图像宽度N作为MD5函数的输入，计算出图像数据摘要Sr，利用公钥解密系统对Gr解密得: Ur=DKu (Gr) 其中，Ur为嵌入时嵌入的双重水印，D(.)为公钥解密系统，K为私人密码；将Ur的最后四位记为Ly也即是第二重水印信息的长度记为L ； 步骤二:嵌入第二重水印时的方法提取出第二重水印信息艮； 步骤三:图像数据摘要Sr进行Huffman编码，得到具有双重水印信息的图像Qj 步骤四:将Qr与Ur异或，即提取出第一重水印信息V,，所述 X =Qr ur; 步骤五:根据水印嵌入过程 中的置乱模板对提取第一重水印信息后的图像块进行反置舌L即恢复原始图像。
全文摘要
本发明公开了一种具有鲁棒性的双重脆弱数字水印的嵌入方法及其提取方法，该嵌入方法包括原始图像的LSB置零、分块、置乱；计算出图像数据摘要；无损压缩；嵌入第二重水印信息，得到双重水印信息的图像；异或操作，得到嵌入的双重水印Ir；用公约密码系统和私人密码对Ir加密，得到加密后的水印信息Cr，用Cr修改最不重要位，得到嵌入双重水印的图像。所述提取方法包括水印图像进行分块，分离出分块的最不重要位,并对最不重要位置零；计算出图像数据摘要Sr；解密运算得双重水印Ur；Huffman编码得到双重水印信息的图像Qr；提取出第一重水印信息；反置乱恢复出原始图像。本发明实现了双重水印的加密，增加了信息保密强度，对原始图像的损坏小。
文档编号G06T1/00GK103116871SQ20131003302
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月29日 优先权日2013年1月29日
发明者孔祥增, 陈丽萍, 姚志强, 黄榕宁, 宋考 申请人:福建师范大学