一种基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法技术

本发明专利技术提供一种基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法，其包括如下步骤：S1、在原始图像中嵌入水印；S2、在嵌入了水印的图形中提取水印、篡改定位并进行图像恢复。本发明专利技术克服了原方案中所有的不足，同时水印所需的存储空间也没有增大，依然能够保持高PSNR。其中，混沌映射用来确保安全性；块划分的思想用来改进篡改区域和创造恢复数据的存储空间；基于VQ(矢量量化)的边匹配方法用来改进目标图像的恢复结果。实验表明我们的方法安全有效，并且恢复能力也非常令人满意。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，尤其是一种基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法。
技术介绍
数字图像是日常生活中最常见的数字媒体之一，但它正面临着一系列的安全威胁，比如借助工具进行图像处理、篡改、分发等。水印经常被用来在这一层面保护图像的安全性[1-5]([1]NaderahmadianY，Hosseini-KhayatS(2014)FastandrobustwatermarkinginstillimagesbasedonQRdecomposition(基于QR分解的静止图像快速鲁棒水印).MultimediaToolsandApplications72(3)：2597-2618；[2]TsaiHH，JhuangYJ，LaiYS(2012)AnSVD-basedimagewatermarkinginwaveletdomainusingSVRandPSO(一种基于SVD的使用SVR和PSO的小波域图像水印).AppliedSoftComputing12(8)：2442-2453；[3]WengSW，PanJS(2014)Reversiblewatermarkingbasedonmultiplepredictionmodesandadaptivewatermarkembedding(基于多重预测模型和自适应水印嵌入的可逆水印).MultimediaToolsandApplications72(3)：3063-3083；[4]WuX，SunW(2013)RobustcopyrightprotectionschemefordigitalimagesusingoverlappingDCTandSVD(使用重叠DCT和SVD的数字图像鲁棒版权保护机制).AppliedSoftComputing13(2)：1170-1182；[5]HuoYR，HeHJ，ChenF(2014)Asemi-fragileimagewatermarkingalgorithmwithtwo-stagedetection(一种二步检测半脆弱图像水印算法).MultimediaToolsandApplications72(1)：123-149)。当图像因为一些特定的目的被篡改，没有经过原始拥有者的允许，那些赝品可能会导致一系列比较严重的后果。因此，脆弱水印方法被提出来。脆弱水印的目的在于验证图像的真实性和完整性，篡改检测和定位，以及恢复被篡改的内容[6，7]([6]DeVleeschouwerC，DelaigleJF，MacqB(2002)Invisibilityandapplicationfunctionalitiesinperceptualwatermarkinganoverview(感知水印不可见性和应用功能综述)，Proc.IEEE90(1)：64-77；[7]PetitcolasFA，AndersonRJ，KuhnMJ(1999)Informationhiding-asurvey(信息隐藏综述).Proc.IEEE87(7)：1062-1078)。一般说来，现有的脆弱水印方法不可察觉地嵌入一些由认证信息和恢复信息组成的额外数据到多媒体载体中。然后，认证信息被抽取出来用来检测和定位潜在的篡改区域，而恢复信息则用来重构篡改区域的原始内容。早期的脆弱水印方法的目的只是识别出图像被篡改的地方[8-12]([8]WongPW，MemonN(2001)Secretandpublickeyimagewatermarkingschemesforimageauthenticationandownershipverification(用于图像认证和所有权验证的私密公钥图像水印机制)，IEEETrans.ImageProcess.10(10)：1593-1601；[9]SuthaharanS(2004)Fragileimagewatermarkingusingagradientimageforimprovedlocalizationandsecurity(脆弱水印中使用梯度图像来改进定位与安全性).PatternRecognit.Lett.25(16)：1893-1903；[10]YangH，KotAC(2006)Binaryimageauthenticationwithtamperinglocalizationbyembeddingcryptographicsignatureandblockidentifier(通过嵌入秘密签名和块标识符实现带篡改定位功能的二值图像认证机制).IEEESignalProcess.Lett.13(12)：741-744；[11]LuH，ShenR，ChungFL(2003)Fragilewatermarkingschemeforimageauthentication(用于图像认证的脆弱水印机制)，Electron.Lett.39(12)：898-900；[12]ZhangX，WangS(2007)Statisticalfragilewatermarkingcapableoflocatingindividualtamperedpixels(能够定位单个篡改像素的基于统计的脆弱水印)IEEESighalProcess.Lett.14(10)：727-730)，近期的脆弱水印方法则强调在篡改定位的基础上进行图像内容的恢复[13-19]([13]ZhangX，WangS(2009)Fragilewatermarkingschemeusingahierarchicalmechanism(使用分层机制的脆弱水印机制).SignalProcess.89(4)：675-679；[14]ZhangX，WangS(2008)Fragilewatermarkingwitherror-freerestorationcapability(带抗差错恢复功能的脆弱水印).IEEETrans.Multimedia10(8)：1490-1499；[15]QinC，ChangCC，ChenPY(2012)Self-embeddingfragilewatermarkingwithrestorationcapabilitybasedonadaptivebitallocationmechanism(基于自适应比特分派机制的带恢复功能的自嵌入脆弱水印).SignalProcess.92(4)：1137-1150；[16]HeHJ，ZhangJS，ChenF(2009)Adjacent-blockbasedstatisticaldetectionmethodforself-embeddingwatermarkingtechniques(自嵌入水印技术中基于临块的统计检测方法).SignalProcess.89(8)：1557-1566；[17]ZhangX，WangS，QianZ，FengG(2011)Referencesharingmechanismforwatermarkself-embedding(用于自嵌入水印的参考分享机制)，IEEETrans.ImageProcess.20(2)：485-495；[18]QianZ，FengG，Zhang本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、在原始图像中嵌入水印；S2、在嵌入了水印的图形中依次提取水印、篡改定位并进行图像恢复。

【技术特征摘要】
1.一种基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、在原始图像中嵌入水印；S2、在嵌入了水印的图形中依次提取水印、篡改定位并进行图像恢复。2.如权利要求1所述的基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法，其特征在于，所述步骤S1包括：S11、对原始图像分块并通过VQ获取恢复数据；S12、原始二值水印的置乱与分块；S13、合并恢复数据和原始水印，得到一个大小为512×512的位平面，然后对其进行置乱；S14、根据原始图像的前7个MSB平面获得检测平面，并和步骤S13的结果执行比特对比特的异或运算来获得最终的水印；S15、用最终水印替换原始图像的LSB平面来完成水印的嵌入。3.如权利要求2所述的基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法，其特征在于，所述步骤S2中提取水印包括：S21A、提取已嵌水印图像的LSB平面以及检测平面；并对检测平面和提取的LSB平面进行逐位异或操作来得到置乱的位平面；S22A、对置乱的位平面迭代基于块的猫映射T2-K2次来恢复位平面，其中T2是本步骤的猫映射周期；S23A、从步骤S22A中获得的位平面中分离出水印比特；并将获得的分散的水印比特按照逐行从左到右的方式进行重组，得到大小为362×362的置乱的水印；S24A、对置乱的水印迭代基于像素的猫映射T1-K1次来恢复水印，其中T1是本步骤的猫映射周期，从而获得提取出来的水印，其大小为362×362。4.如权利要求3所述的基于混沌理论的高PSNR脆弱水印方法，其特征在于，所述步骤S2中篡改定...

【专利技术属性】
技术研发人员：李名，孙林，张恩，李瑞萍，王伟，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41