一种基于数学建模的抗打印扫描水印方法

摘要

一种基于数学建模的抗打印扫描水印算法，包括对像素失真的数学建模与校正、水印嵌入和水印检测。像素失真的数学建模与校正是对图像在打印扫描过程中要经受数字半色调、点增益、伽马校正和量化等环节带来的像素失真进行数学建模，并在数学模型基础上进行像素失真校正，以提高水印检测准确率。水印嵌入是在数学建模的基础上进行分析，确定合适的嵌入域，进一步考察在嵌入域中不同位置的嵌入水印对于水印算法的鲁棒性、容量和图像的保真度的影响，确定水印合理的嵌入位置。水印检测是根据数学建模分析获得的图像打印扫描前后嵌入域变化的模型曲线，对待检测的图像进行校正后再提取水印。本发明通过建立数学模型对打印扫描过程给图像带来的像素失真进行校正，通过大量实验数据来拟合模型曲线，利用得到的模型曲线对打印扫描后的图像进行校正，对校正后的图像进行水印检测，可有效提高水印检测的准确率；结合像素失真建模校正提出基于DWT和DFT的抗打印扫描数字图像水印新算法，新算法在图像的小波逼近子图上进行像素失真建模校正，并在图像小波逼近子图的DFT变换域嵌入和检测水印，获得了对打印扫描过程的较好鲁棒性。

主权项

一种基于数学建模的抗打印扫描水印方法，其特征在于：包括对像素失真的数学建模与校正、水印嵌入和水印检测三大部分；像素失真的数学建模与校正是对图像在打印扫描过程中要经受数字半色调、点增益、伽马校正和量化等环节带来的像素失真进行数学建模，并在数学模型基础上进行像素失真校正，以提高水印检测准确率；水印嵌入是在数学建模的基础上进行分析，确定合适的嵌入域，进一步考察在嵌入域中不同位置的嵌入水印对于水印算法的鲁棒性、容量和图像的保真度的影响，确定水印合理的嵌入位置；水印检测是根据数学建模分析获得的图像打印扫描前后嵌入域变化的模型曲线，对待检测的图像进行校正后再提取水印；对像素失真的数学建模过程如下：a.分析打印扫描过程图像经受的主要失真；b.分析像素失真在图像空域的统计特性；c.析打印扫描前后图像小波变换逼近子图的变化；d.基于图像小波变换逼近子图的建模与校正；水印的嵌入过程如下：a.将原始图像A做3级小波变换，得到其逼近子图AL3，和高频子图AH3，AV3，AD3，AH2，AV2，AD2，AH1，AV1，AD1；b.将AL3做DFT变换得到其幅值谱AF＝|DFT(AL3)|和相位谱Aφ；c.将水印信号w使用单极性抖动调制方法嵌入到AF中，得到含有水印信息的幅值谱AF2；d.由AF2和Aφ做反向DFT变换得到含有水印信息的逼近子图A2；e.根据A2和AH3，AV3，AD3，AH2，AV2，AD2，AH1，AV1，AD1，做反向离散小波变换，得到含有水印信息的图像A3；水印的检测过程如下：a.将扫描所得图像B做几何校正，得到图像C；b.将图像C做3级小波变换，得到其逼近子图CL3；c.根据数学建模所得到的拟合曲线，对CL3进行校正，得到CL4；d.将CL4做DFT变换，得到其幅值谱CF4；e.在CF4中检测水印信号。