一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法

摘要

本发明公开了一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其在数字水印嵌入端，利用人眼双目视觉感知的掩蔽特性即双目恰可觉察失真指导数字水印的嵌入，使立体图像透明性和水印嵌入容量达到很好的平衡，并且根据左右视点高五位图像信息和双目恰可失真模型作为MD5哈希函数的输入生成特征水印图像，接着采用自适应方法将水印信息嵌入到立体图像左右视点中，通过上述过程，保证了数字水印技术的安全性；在篡改定位过程中，提取受攻击后的立体图像高五位特征水印信息，然后提取受攻击后的立体图像的水印信息，比较这两类水印信息初步确定篡改定位，接着利用视差信息使篡改定位的准确性进一步加强，能够有效地对立体图像内容真实性及完整性进行认证。

主权项

一种立体图像像素篡改定位的脆弱数字水印方法，其特征在于包括以下步骤：①‑1、令表示参考立体图像的左视点图像，令表示参考立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M,1≤j≤N，M表示参考立体图像的宽，N表示参考立体图像的高，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；①‑2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；①‑3、采用块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为{d_org(i,j)}，其中，d_org(i,j)表示{d_org(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；①‑4、根据和{d_org(i,j)}，获取参考立体图像的左视点双目恰可觉察失真图像和右视点双目恰可觉察失真图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；①‑5、根据获取参考立体图像的左视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为同样，根据获取参考立体图像的右视点水印嵌入位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为其中，K_max表示嵌入最多位数参数，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值；①‑6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为$H_{L,s}^o(i,j)=\{h_{L,1}(i,j),h_{L,2}(i,j),h_{L,3}(i,j),...,h_{L,128}(i,j)\},$其中，h_L,1(i,j),h_L,2(i,j),h_L,3(i,j),...,h_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为$H_{R,s}^o(i,j)=\{h_{R,1}(i,j),h_{R,2}(i,j),h_{R,3}(i,j),...,h_{R,128}(i,j)\},$其中，h_R,1(i,j),h_R,2(i,j),h_R,3(i,j),...,h_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；①‑7、根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；同样，根据对进行折叠操作，生成参考立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；①‑8、将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值同样，将嵌入中得到含数字水印的立体图像的左视点图像，记为对于中坐标位置为(i,j)的二进制比特流用其替换中坐标位置为(i,j)的像素点的以二进制形式表示的像素值的最低位，得到中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值②‑1、令表示经过攻击后的水印立体图像的左视点图像，令表示经过攻击后的水印立体图像的右视点图像，其中，1≤i≤M',1≤j≤N'，M'表示经过攻击后的水印立体图像的宽，且与参考立体图像的宽一致，N'表示经过攻击后的水印立体图像的高，且与参考立体图像的高一致，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；②‑2、将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的左视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；同样，将中的每个像素点的以二进制形式表示的像素值的最低三位置零，得到新的右视点图像，记为其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；②‑3、采用块匹配方法，计算与之间的视差图像，记为{d_w(i,j)}，其中，d_w(i,j)表示{d_w(i,j)}中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；②‑4、根据和获取经过攻击后的水印立体图像的左视点双目恰可觉察失真图像和右视点双目恰可觉察失真图像，对应记为和其中，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值，表示中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值；②‑5、根据获取经过攻击后的水印立体图像的左视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为同样，根据获取经过攻击后的水印立体图像的右视点水印提取位数指示图，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为其中，K_max'表示提取最多位数参数，符号为向上取整符号，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值，表示中的所有像素点的像素值中的最小值，表示中的所有像素点的像素值中的最大值；②‑6、将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为$H_{L,s}^w(i,j)=\{h_{L,1}^{\prime }(i,j),h_{L,2}^{\prime }(i,j),h_{L,3}^{\prime }(i,j),...,h_{L,128}^{\prime }(i,j)\},$其中，h′_L,1(i,j),h′_L,2(i,j),h′_L,3(i,j),...,h′_L,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；同样，将和秘钥key1作为DM5哈希函数的输入，得到哈希输出图像，记为将中坐标位置为(i,j)的像素点的像素值记为$H_{R,s}^w(i,j)=\{h_{R,1}^{\prime }(i,j),h_{R,2}^{\prime }(i,j),h_{R,3}^{\prime }(i,j),...,h_{R,128}^{\prime }(i,j)\},$其中，h′_R,1(i,j),h′_R,2(i,j),h′_R,3(i,j),...,h′_R,128(i,j)对应表示的二进制表示形式的第1位、第2位、第3位、……、第128位二进制比特；②‑7、根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的左视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；同样，根据对进行折叠操作，生成经过攻击后的水印立体图像的右视点特征水印图像，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同；②‑8、根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位；同样，根据提取中的水印信息，记为将中坐标位置为(i,j)的二进制比特流记为的二进制比特数与的值大小相同，的值为的二进制形式表示的最低位；②‑9、根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为$F_L^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{L,s}^w(i,j)=W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{L,s}^w(i,j)\ne W_L^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array}\right.;$同样，根据和计算的标记矩阵，记为将中下标为(i,j)处的标记值记为$F_R^w(i,j)=\left\{\begin{array}{cc}0& W_{R,s}^w(i,j)=W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\\ 1& W_{R,s}^w(i,j)\ne W_R^{\mathrm{ex}}(i,j)\end{array}\right.;$②‑10、对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且则令并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改；同样，对中的每个标记值进行优化，对于如果不为1且则令并确定中坐标位置为(i,j)的像素点被篡改；否则，保留原来的值不变，并确定中坐标位置为(i,j)的像素点未被篡改；其中，表示中下标为(i+d_w(i,j),j)处的标记值，表示中下标为(i+d_w(i,j),j)处的标记值。