基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌入方法、以及 一种基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印提取方法。
【背景技术】
[0002] 随着网络的发展与多媒体技术的广泛应用，网络侵权的问题也日益增多，数字图 像版权问题已经成为一个突出的问题。数字图像水印技术作为解决该问题的有效方法，近 年来取得了不错的发展。目前的水印算法能够有效抵抗诸如压缩、加噪和滤波等一般信号 处理，但是对于几何攻击则缺乏鲁棒性。攻击者对目标图像进行旋转、缩放等几何变换后， 绝大多数水印的算法在此攻击下失去同步性，从而使得水印的提取失败，而这种变换并不 影响视觉效果，因此如何能够有效抵抗攻击是目前研宄的一大难点。
[0003] 当前针对抵抗几何攻击的水印方法主要有4种：（1)在几何不变域中嵌入水印； (2)在嵌入水印的同时嵌入模板；（3)使用周期序列来嵌入水印；(4)使用图像特征。
[0004] 从目前来看，使用图像特征的算法属于第二代水印算法，是抵抗几何攻击最好的 算法。其基本思想是：利用图像特征作为水印嵌入和提取的同步机制，几何攻击不能消除这 些特征点，从而达到抵抗几何攻击的目的，这些特征可以是抽象的也可以是语意上有意义 的，如图像的边缘、边角点、纹理区等。基于图像特征的水印算法可以获得比较高的图像质 量，水印鲁棒性也很好，可抵抗图像的RST攻击及剪切攻击。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌 入方法，该方法可对水印信号做预抵消处理，然后将处理后的水印信号嵌入到载体图像中， 利于消除载体对嵌入信号的干扰，显著提高水印检测性能。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌入方法，包括步骤：
[0008]s11、对输入的载体图像计算相位一致性，提取相位一致性高的点作为图像特征 占.
[0009]S12、使用凸包算法处理图像特征点，得到二维凸包边界特征点并进行编号；
[0010]sl3、将边界特征点进行三角剖分，定义一个三角剖分后的三角形为一个载体胞 腔，将每个载体胞腔通过仿射反变换厂1变换为标准三角形，各个载体胞腔的仿射变换与反 变换不同；
[0011]S14、将待嵌入的水印信号做预抵消处理，然后将水印信号嵌入到标准三角形中， 经过仿射变换变换为含有水印的载体胞腔。
[0012] 进一步，所述步骤sll中，构造局部能量模型，并经标准化后，度量其图像各个位 置的相位一致值，选取局部能量的峰值位置，即相位一致性高的点作为图像特征点。
[0013] 进一步，所述步骤sl2中，选择图像特征点中最左、最右、最上、最下的点组成一个 凸四边形，将凸四边形内的点按最接近的边分成四部分，再进行快包处理。
[0014] 进一步，所述步骤s14进一步包括：
[0015] sl41、选取水印模板T，水印模板T为按标准三角形排列的一组随机数；
[0016] 将水印模板T中的值按列构成一维向量，然后归一化为单位长度的向量，用U表 示，即向量U的方向为水印模板T的方向；
[0017] sl42、由密钥key生成均值为0的伪随机水印序列MG{1，-1}，通过改变水印嵌入 强度a，调节水印信号的嵌入强度；
[0018] sl43、将步骤sl3中得到的标准三角形，按列构成一维向量得到载体胞腔I，然后 投影到水印模板T的方向U上；
[0019] 载体胞腔I投影到水印模板T的方向上为（ITU)U，则得到的水印信号为：
【主权项】
1. 基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌入方法，其特征在于，包括步 骤： Sll、对输入的载体图像计算相位一致性，提取相位一致性高的点作为图像特征点；sl2、使用凸包算法处理图像特征点，得到二维凸包边界特征点并进行编号； sl3、将边界特征点进行三角剖分，定义一个三角剖分后的三角形为一个载体胞腔，将 每个载体胞腔通过仿射反变换厂 1变换为标准三角形，各个载体胞腔的仿射变换与反变换 不同； sl4、将待嵌入的水印信号做预抵消处理，然后将水印信号嵌入到标准三角形中，经过 仿射变换变换为含有水印的载体胞腔。
2. 根据权利要求1所述的基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌入方法， 其特征在于，所述步骤sll中，构造局部能量模型，并经标准化后，度量其图像各个位置的 相位一致值，选取局部能量的峰值位置，即相位一致性高的点作为图像特征点。
3. 根据权利要求1所述的基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌入方法， 其特征在于，所述步骤sl2中，选择图像特征点中最左、最右、最上、最下的点组成一个凸四 边形，将凸四边形内的点按最接近的边分成四部分，再进行快包处理。
4. 根据权利要求1所述的基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌入方法， 其特征在于，所述步骤s14进一步包括： sl41、选取水印模板T，水印模板T为按标准三角形排列的一组随机数； 将水印模板T中的值按列构成一维向量，然后归一化为单位长度的向量，用U表示，即 向量U的方向为水印模板T的方向； sl42、由密钥key生成均值为0的伪随机水印序列MG{1，-1}，通过改变水印嵌入强度a，调节水印信号的嵌入强度； sl43、将步骤sl3中得到的标准三角形，按列构成一维向量得到载体胞腔I，然后投影 到水印模板T的方向U上； 载体胞腔I投影到水印模板T的方向上为（ITU)U，则得到的水印信号为：
将y嵌入到载体胞腔I中得到水印信号为/=H/+I，将水印信号：?对应的值按列填入标 准三角形内；再将标准三角形通过仿射变换A变换为含有水印的载体胞腔。
5. 基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印嵌入方法，其特征在于，包括步 骤： s21、对输入的载体图像计算相位一致性，提取相位一致性高的点作为图像特征点；s22、使用凸包算法处理图像特征点，得到边界特征点并进行编号； s23、将边界特征点进行三角剖分，对嵌入水印的三角形依次进行仿射反变换A'直到 全部变换为标准三角形； s24、对于每个标准三角形，计算其与水印模板T的相关值，与阈值进行比较，大于阈值 则解码出比特1，否则解码出比特0 ; 对每个载体胞腔解出1比特水印，遍历所有载体胞腔即解出所有水印信息比特。
【专利摘要】本发明公开了一种基于相位一致性和预抵消的抗几何攻击数字水印方法。在嵌入过程中，先计算并提取载体相位一致性高的点，组成特征点集；计算该特征点集的二维凸包，将凸包的边界点编号并剖分生成三角网，每个三角形称为载体胞腔；将载体胞腔通过仿射反变换变换为标准三角形；嵌入水印信号之前，先对其做预抵消处理，将载体信号在水印信号上的投影从水印信号中去除；最后将水印叠加到载体标准三角形中，经仿射变换获得含水印的载体胞腔。水印提取过程中，先分析并提取相位一致性高的特征点，计算并剖分凸包，生成三角网，变换为标准三角形，将其与水印模板相关解码，提取载体胞腔内的水印，这样即使含水印图像受到局部几何攻击，也能正确提取水印。
【IPC分类】G06T1-00
【公开号】CN104574261
【申请号】CN201510014840
【发明人】颜斌, 宋凌云, 王亚菲, 刘得源, 王恒
【申请人】山东科技大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月13日