一种基于栅格地图特征的小波域零水印方法

摘要

本发明公开了一种基于栅格地图特征的小波域零水印方法。现有的水印的嵌入过程复杂化，消耗计算时间太长，不利于实际应用。本发明包括水印信息嵌入和水印信息检测。水印信息嵌入是指提取原始栅格地图的零水印信息，保存入库。水印信息检测是指将待检测栅格地图中提取的零水印信息与水印信息库中的水印信息操作得到最后水印信息。本发明具有较好的隐蔽性，可以克服可逆数字水印中存在的安全漏洞。

主权项

1.一种基于栅格地图特征的小波域零水印方法，其特征在于该方法包括水印信息嵌入和水印信息检测；所述的水印信息嵌入是指提取原始栅格地图的零水印信息，保存入库，具体包括以下步骤：步骤(1)调制水印信息，二值水印图结合密钥和运用Arnold变换把水印信息置乱，得到二进制比特流w，具体是：设定水印图像为N×N的二值图，则水印信息长度为l=N×N，采用离散化的Arnold 变换并结合密钥得到最终水印信息比特流w=(w₁，w₂，...，w_i，...，w_l)，其中w_i∈{0,1},0≤i<l；同时生成两个长度为l的二进制比特流x=(x₁，x₂，...，x_i，...，x_l)和y=(y₁，y₂，...，y_i，...，y_l)，用来保存特征数据，其中x_i=y_i=0,0≤i<l；步骤(2)对栅格地图数据进行分块处理：根据水印信息的长度l，把栅格地图数据分成l块，且每块大小为M×M方形小块；然后进行以下步骤：步骤a、对每个M×M的小块数据进行二维sym2小波分解，分解级数为2；步骤b、对第i块小波系数中的LL2_i和HH2_i系数分别进行统计：取LL2_i中的最小值与最大值，均分成十个等间隔的区间，把LL2_i中的元素分到此十个区间之内，并返回每个范围内元素的个数作为一个一维向量，记为V₁，再取HH2_i中的最小值与最大值，均分成十个等间隔的区间，把HH2_i中的元素分到此十个区间之内，并返回每个范围内元素的个数作为一个一维向量，记为V₂；步骤c、分别对向量V₁和V₂的元素进行从大到小的排序，记为V₁^’和V₂^’，获得V₁^’排在向量前面的两个元素A₁^’、B₁^’，以及他们在向量V₁中的位置H_A1、H_B1，获得V₂^’排在向量前面的两个元素A₂^’、B₂^’，以及他们在向量V₂中的位置H_A2、H_B2,然后做如下处理：如果abs(H_A1-H_B1)>T，则令x_i=1；如果abs(H_A1-H_B1)T，则令x_i=0；如果abs(H_A2-H_B2)>T，则令y_i=1；如果abs(H_A2-H_B2)T，则令y_i=0；其中，abs()代表取绝对值，T代表阈值；步骤(3)生成零水印信息：把置乱后的水印信息二进制比特流w和x进行异或操作得到零水印信息I₁，二进制比特流w和y进行异或操作得到零水印信息I₂；步骤(4)保存零水印信息：把生成的零水印信息I₁和I₂保存到水印信息库中，以备检测时需要；所述的水印信息检测是指将待检测栅格地图中提取的零水印信息与水印信息库中的水印信息操作得到最后水印信息，具体步骤如下：步骤(5)根据待检测栅格地图数据，取出水印信息库中的水印信息I₁和I₂，并生成两个长度为l的二进制比特流α=(α₁，α₂，...，α_i，...，α_l)和β=(β₁，β₂，...，β_i，...，β_l)，用来保存特征数据，其中α_i=β_i=0,0≤i<l；；步骤(6)对待检测栅格地图数据进行分块处理：根据水印信息的长度，把栅格地图数据分成每块大小为M×M的小块；然后进行以下步骤： 步骤d、对每个M×M的小块数据进行二维sym2小波分解，分解级数为2；步骤e、对第i块小波系数中的LL2_i和HH2_i系数分别进行统计：取LL2_i中的最小值与最大值，均分成十个等间隔的区间，把LL2_i中的元素分到此十个区间之内，并返回每个范围内元素的个数作为一个一维向量，记为V₃，再取HH2_i中的最小值与最大值，均分成十个等间隔的区间，把HH2_i中的元素分到此十个区间之内，并返回每个范围内元素的个数作为一个一维向量，记为V₄；步骤f、分别对向量V₃和V₄的元素进行从大到小的排序，记为V₃^’和V₄^’，获得V₃^’排在向量前面的两个元素C₃^’、D₃^’，以及他们在向量V₃中的位置H_C3、H_D3，获得V₄^’排在向量前面的两个元素C₄^’、D₄^’，以及他们在向量V₄中的位置H_C4、H_D4,然后做如下处理：如果abs(H_C3-H_D3)>T，则令α_i=1；如果abs(H_C3-H_D3)T，则令α_i=0；如果abs(H_C4-H_D4)>T，则令β_i=1；如果abs(H_C4-H_D4)T，则令β_i=0；步骤(7)得到检测信息：把α和I₁进行异或操作，得到w₁^’，把β和I₂进行异或操作，得到w₂^’；步骤(8)反置乱水印信息：把二进制比特流w₁^’、w₂^’结合密钥进行Arnold反变换提取出最终的水印图像I₁^’和I₂^’。