一种CAD工程图抗屏幕拍摄水印方法与流程

一种cad工程图抗屏幕拍摄水印方法
技术领域
1.本发明涉及一种数字水印技术领域，特别是一种cad工程图抗屏幕拍摄水印方法。


背景技术：

2.随着云计算和物联网的飞速发展，云制造应运而生。在云制造环境下，各部门产品数据频繁交互共享。然而，随着互联网的发展以及智能设备的普及，通过拍摄图纸、屏幕造成的数据泄露越来越多且难以约束以及追责。如何对产品设计数据进行版权保护以及有效溯源，已经成为亟待解决的问题。
3.在利用智能手机和平板电脑等移动设备进行拍照的过程中，产生了包括畸变，摩尔纹噪声，亮度失真，色彩失真等失真。近几年，针对屏幕拍摄过程的数字水印研究已经取得了一定的成果，朱长青等人提出一种用于遥感图像抗屏幕拍摄攻击的数字水印方法及系统以及基于harris-laplace与sift描述子的dft域图像抗屏幕拍摄水印算法。
4.虽然上述抗屏幕拍摄水印算法可以有效抵挡屏幕拍摄过程中产生的摩尔纹等失真。但现有算法主要针对的载体是栅格图像，水印嵌入以及水印提取过程均在栅格图中完成。
5.由于针对cad工程图的抗屏幕拍摄水印涉及跨载体嵌入和提取，即需要在矢量图形中嵌入，在栅格图像中提取，现有算法并不能够满足工程图的保护需求。本发明利用了工程图中多段线实体较多的特性，结合实体替换算法，提出了一种cad工程图抗屏幕拍摄的水印算法。


技术实现要素：

6.针对二维cad工程图在使用过程中存在泄露，偷拍等非法获取工程图的问题，提出了一种二维cad工程图抗屏幕拍摄过程的水印方法，可以实现泄密溯源。
7.为解决上述技术问题，本发明提供了cad工程图抗屏幕拍摄水印方法，包括以下步骤：
8.矢量图形水印嵌入部分包括以下步骤：
9.遍历工程图g中的所有水平和竖直直线实体，对实体进行排序，选取满足条件的实体作为嵌入载体，计算载体的总长度；对加密后的水印序列进行分组，并生成校验信息序列，顺序连接原始水印序列和校验信息序列作为最终嵌入序列；计算总嵌入区间以及单位嵌入区间，分割载体，嵌入水印；
10.栅格图像水印提取部分包括以下步骤：
11.对屏幕拍摄图像进行光照均匀化以及畸变校正，对校正后的屏幕拍摄图像进行形态学处理，选择含水印信息的载体，增强分割点；确定分割点位置，计算单位嵌入区间以及每段实体的长度，提取水印；根据提取的水印分组中除校验信息外的分组生成统计信息，并与提取的校验信息进行对比，若相同，则信息提取正确；若不相同，则信息提取错误。
12.由上述发明提供的技术方案可以看出，水印嵌入阶段生成的含水印的矢量图形被
非法拍摄之后，利用水印提取方法可以提取屏幕拍摄图像中的水印信息，即实现了在矢量图形中嵌入的水印能够同时在矢量图形和栅格图像中进行提取，对泄露的屏幕拍摄图像以及视频都可以进行有效溯源。
附图说明
13.图1是本水印嵌入以及水印提取方法流程图
14.图2是水印嵌入效果图
15.图3是水平方向形态学处理效果图
16.图4是竖直方向形态学处理效果图
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明做更进一步的说明。
18.一种二维cad工程图抗屏幕拍摄水印方法，包括对原cad工程图进行水印嵌入和对屏幕拍摄图像进行水印信息提取步骤，具体如下：
19.对原cad工程图进行水印嵌入：
20.遍历工程图g中的所有水平和竖直直线实体，按照从上到下，从左到右的顺序进行排序；删除多段线实体中重合的顶点，使其仅保留一个这样的顶点。
21.将工程图g等分成左上、右上、左下及右下四个区域，对于每个区域，选取水平、竖直方向中满足条件的实体作为嵌入载体，并分别计算各区域水平和竖直方向可嵌入载体的总长度，记为lh
i
,lv
i
；其中，1≤i≤4，每个区域，竖直、水平方向载体的数量选取范围在3到6之间。
22.利用混沌加密方法加密水印信息，对于加密后的水印序列进行分组，将每个水印分组转换为十进制，每个分组的取值范围为0,1,
…
,15，计算每个数值对应的水印分组数量作为校验信息，与原始水印信息顺序连接作为最终的嵌入序列w＝{w0,w1,
…
,w
p/4
,w
p/4+1
,
…
,w
p/4+16
}；其中，p为生成的水印序列长度，w0＝0，w
i
∈[0，15]。
[0023]
计算嵌入总区间数n、水平单位嵌入区间ih
i
以及竖直单位嵌入区间iv
i
：
[0024][0025]
ih
i
＝lh
i
/(n+n)；
[0026]
iv
i
＝lv
i
/(n+n)；
[0027]
其中，1≤i≤4,0≤j≤p/4+16，n表示各区域水平、竖直方向选取的实体数；
[0028]
遍历水印序列w,对于某区域第k个载体的端点计算其可嵌入区间个数以及分割点坐标，对载体进行分割；
[0029]
水平方向满足条件的各载体最终实际嵌入区间数nh
k
以及第k个直线载体的第m个分割点坐标
[0030]
[0031][0032][0033]
竖直方向满足条件的各载体最终实际嵌入区间数nv
k
以及第k个直线载体的第m个分割点坐标分割点坐标
[0034][0035][0036][0037]
其中，a,b分别表示水平、竖直方向载体包含的区间数，rest(nh
k
),rest(nv
k
)分别代表水平以及竖直方向的当前载体剩余可嵌入区间数，α为分割点大小；1≤i≤4,1≤k≤n,1≤m≤p/4+16；
[0038]
在进行水印嵌入时，若当前载体剩余长度不足以嵌入水印分组，则将剩余部分嵌入下一载体，并在当前载体结束处做标记，最终的嵌入效果如图2所示。
[0039]
屏幕拍摄图像的水印提取具体步骤如下：
[0040]
对屏幕拍摄图像进行光照均匀化以及透视畸变校正处理，并截取需要的图像；
[0041]
对校正后的灰度图像先进行形态学膨胀处理，后进行形态学腐蚀处理，使得图像中嵌入信息的载体分割点清晰，形态学处理效果图如图3、图4所示；
[0042]
选择含水印信息的载体两端，去除载体上、下端以及分点左、右端的毛刺，并根据像素值差异对选中的载体进行二值化。
[0043]
确定分割点位置，记录分割点左右两端的坐标p
tl
,p
tr
，计算选中载体中每段实体的长度l
t
[0044][0045]
其中，1≤t≤n
′-
1；n
′
表示分割后载体中实体的数量，表示第k个载体的两端点；
[0046]
根据分割点大小以及实体长度计算单位嵌入区间i
′
:
[0047][0048][0049][0050]
其中，为分割点大小的平均值，l1表示第一段实体的长度；
[0051]
根据实体长度以及单位区间，提取水印信息：
[0052][0053]
其中，flag表示当前载体嵌入的最后一组水印是否完整；
[0054]
校验提取的水印信息是否正确：
[0055]
首先，判断提取的校验信息长度是否正确，若校验信息不等于16个水印分组，则提取信息错误；
[0056]
其次，若提取的校验信息计算出的水印分组总数n
′
c
满足且生成的校验信息与提取的校验信息序列相同时，则信息提取正确；
[0057]
若出现其余情况则均视为信息提取错误。
[0058]
本发明主要应用于直线实体较多的工程图，在水印提取的过程中需要进行一定的人工辅助，可有效抵挡屏幕拍摄过程以及打印扫描过程中的一系列失真，并且可以抵挡裁减攻击，至多只需要1/4图纸即可提取水印，具有一定的不可见性以及鲁棒性。
[0059]
以上所述仅为本发明的实施案例，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。