一种能抵抗裁剪攻击的数字水印方法

摘要

一种能抵抗裁剪攻击的数字水印方法属于图像数字水印领域。本发明基于互补扩频码的嵌入和提前，能抵抗裁剪攻击的数字水印方法。本发明能抵抗裁剪攻击，且提取时无需补齐图像尺寸，还能够抵抗滤波、加噪、JPEG压缩、旋转、缩放、添加文字等攻击，鲁棒性好。只在图像空域操作，省去了对图像进行频域变换和逆变换的操作，速度快。不需要原始图像，仅凭带水印的图像就能提取出水印。

主权项

1.一种能抵抗裁剪攻击的图像数字水印方法，其特征在于包括以下步骤：嵌入：1)水印预处理：获得要嵌入到图像中的水印w，水印w为一0-1序列，长度为m比特；给水印w加上一个人工构造的长度为l比特的水印头，水印头也是一个0-1序列；预处理后的水印记为whc，whc是一个长度为n的0-1序列；2)水印扩频；2.1从存储介质上读取n对互补扩频码，记为(C₁,S₁)，(C₂,S₂)，…，(C_n,S_n)，所有扩频码均为长度为K的一维双极性码，即由+1和-1构成的一维码；2.2将C_i和S_i，i=1,2,…,n均按照从上到下、从左到右的顺序排为k₁×k₂的矩阵，其中k₁×k₂=K；2.3定义一个k₁×k₂的全0矩阵CS，循环变量p=1，嵌入强度q；q的值根据实际应用对不可见性和鲁棒性的要求确定，可取正实数中的任何值；2.4如果whc_p=1，则CS=CS+q(C_p+S_p)；否则，CS=CS-q(C_p+S_p)；p=p+1；其中whc_p表示whc中的第p个元素，取值为0或1；2.5如果p>n，转第3）步；否则转2.4步；3)图像预处理：从存储介质上读取一个M×N图像，利用图像处理中YIQ变换提取图像灰度Y、色调A和色饱和度B，将灰度分量大小归一化为4k₁×4k₂大小，记归一化后的灰度分量为I，将I分为4×4的图像块，共k₁×k₂个图像块，记为I_ij，i=1,2,…,k₁，j=1,2,…,k₂；4)嵌入：对每一个图像块I_ij按照同样的方法嵌入CS中1个元素CS_ij；其中CS_ij表示矩阵CS中第i行第j列的元素：4.1计算I_ij边上一圈像素的均值4.2将I_ij中间4个像素值置为修改后的图像块，即嵌入水印的图像块记为I'_ij；5)图像重构：将所有I'_ij拼接出图像灰度分量I'，恢复图像原始尺寸，即将I'大小归一化为M×N，利用YIQ逆变换从色调A和色饱和度B中恢复I'的色彩信息，得到重构后的图像，即带水印的图像；提取：01.图像预处理：从存储介质上读取一个M×N图像，利用图像处理中YIQ变换提取图像灰度Y'、色调A'和色饱和度B'，将灰度分量大小归一化为4k₁×4k₂大小，记归一化后的灰度分量为I'，将I'分为4×4的图像块，共k₁×k₂个图像块，记为I'_ij，i=1,2,…,k₁，j=1,2,…,k₂；02.提取：对每一个图像块I'_ij按照同样的方法提取出CS中1个元素CS_ij：02.1计算I'_ij边上一圈像素的均值02.2计算I'_ij中间4个像素的均值02.3置${\mathrm{CS}}_{\mathrm{ij}}={{\bar{I}}^{\prime \prime }}_{\mathrm{ij}}-{{\bar{I}}^{\prime }}_{\mathrm{ij}};$02.4根据说明书图9，将CS按照一行一行从上到下、从左至右的顺序排为一个一维向量；03.读取水印扩频码：重新从存储介质上读取嵌入时用到的n对互补扩频码(C₁,S₁)，(C₂,S₂)，…，(C_n,S_n)；04.计算相关度：利用信号处理领域中计算线性相关度的方法，分别计算CS与C_i+S_i的线性相关度，记为t_i，i=1,2,…,n；05.恢复水印：如果t_i≥0，则恢复出的水印whc'_i=1；否则whc'_i=0，i=1,2,…,n；06.恢复原始水印：对whc'进行译码，如果得到的水印头与原始水印头相同，则水印头之后的部分是原始水印；否则，图像中没有嵌入水印。