一种基于多尺度空间的鲁棒水印嵌入与提取方法

摘要

本发明涉及一种基于多尺度空间的鲁棒性水印嵌入与提取方法。所述方法包括：多尺度空间构建；多尺度空间水印嵌入：多尺度水印生成与多尺度水印嵌入；多尺度空间水印提取：特征点提取，多尺度空间定位，多尺度空间水印提取；水印对比。本发明针对目前图像数字水印方法中针对大尺度几何变换攻击的局限性，通过多分辨率分块金字塔数据结构将大尺度攻击分解为多层次的小尺度攻击，有机地将空间域与变换域结合在一起，以确保在大尺度几何攻击下水印信息的不可见性与鲁棒性。相比传统数字水印算法，在同样水印容量的前提下，本发明具有不可感知性更好、针对大尺度几何变换的鲁棒性高等优点。

主权项

一种基于多尺度空间的鲁棒性水印嵌入与提取方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，多尺度空间构建；读入载体图像I，使原始分辨率图像对应最底层，之后逐层对图像在长和宽上减半，即第i层与原图相比图像缩小至1/(2ⁱ*2ⁱ)，形成多分辨率的金字塔结构；然后，将每层图像切割成相同大小的正方形图块；上述多分辨率的分块图像，构成金字塔式结构的多尺度图像；步骤二，多尺度空间水印嵌入；(1)多尺度水印生成将水印图像W的尺寸按长宽减半的方法逐层缩小，构建多尺度水印；每一层分别用于载体图像的对应层；对于级别较多的金字塔式载体数据结构，隔层对水印尺寸缩小一次；将不同层的水印图像W_i分别与预处理密钥K_i结合，对初始水印信息进行混沌、加密或置乱，本发明建议使用二维置乱预处理；(2)多尺度空间密集水印嵌入在各层图像I_i内均采用以分块图像为载体的密集水印嵌入算法，并将对应层的水印图像W_i用变换域方法无差别地嵌入到相应分块中；采用与载体图像主色调接近的颜色通道作为水印主载体通道，其他通道作为对照载体通道；步骤三，多尺度空间水印提取；(1)特征点提取选取中等分辨率层级的图像作为匹配模版，对该图像以及攻击后的图像利用具有空间尺度不变性的局部特征描述算子，提取包含位置、尺度与主方向的特征向量；(2)多尺度空间定位首先通过特征点匹配算法获得攻击后的图像和作为匹配模板的图像之间的初始匹配点对；然后通过计算单应性矩阵剔除伪匹配；最后根据匹配的特征对之间的尺度比例确定最接近的金字塔层级，以及在相应层级对应的图像块编号，最终实现攻击后的图像在多尺度空间内的定位；(3)多尺度空间水印提取选取载体金字塔结构中相应尺度的载体图像块作为原始信息，选取受攻击后的图像中作为对照的颜色通道，计算其与该图像中主载体通道的像素比例差距，并根据这一比例对原始图像进行像素值域范围调整；将水印载体通道和原始图像的对应通道变换到与嵌入水印时一致的变换域中，得到变换域中的两幅图像；计算二者的差异图像；对差异图像反变换回空域得到估计水印W″；步骤四，水印对比；采用归一化相关系数评估水印W″与原始水印图像W的相似度；相关系数越大，所提取出的水印与原水印相似度越高。