一种结合非重叠分块和等频带融合的水印嵌入及提取方法技术

本发明专利技术提供一种结合非重叠分块和等频带融合的水印嵌入及提取方法，所提方法通过掩体图像的SHA‑1值和用户给定的密钥分别产生水印加密环节和嵌入环节的初始值和参数，用于驱动混沌映射生成2值伪随机矩阵来对2值水印进行加密并对嵌入载体图像产生不重叠分块的随机坐标位置，然后对每个随机不重叠分块进行l级小波系数金子塔分解，将HLl和LHl频带系数进行等权重融合形成融合系数，通过调整融合系数量化值嵌入水印。所提水印嵌入和提取策略可完全公开，同传统可公开敏感水印相比，所提方法避免了将不同级小波系数融合在一起所带来的短板效应，同时也避免了对提取水印进行2次调整的孤立点滤除策略，但依然能提供足够的嵌入安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息安全和数字图像信号处理交叉研究领域，涉及一种水印嵌入及提取方法，特别涉及一种结合非重叠分块和等频带融合的水印嵌入及提取方法。
技术介绍
多媒体和网络技术的发展，使人们能够更加方便地获得各种数字图像信息。数字图像具有易存储性、易传输性以及易操作性等优点，但同时也使得盗版者可以对其进行未授权的复制和传播；恶意攻击者可容易地对其进行篡改或伪造，从而易造成严重后果和导致重大经济损失。针对图像信息安全，人们已提出多种方法，如：①将明文图像转换为密文图像的数字图像加密技术；②将机密图像隐藏于非相关载体中的数字图像隐写技术；③结合现有技术特点对图像的真实性和完整性进行甄别的数字图像盲取证技术；④将机密图像拆分为影子图像，利用部分分发影子图像重构秘密图像的数字图像分存技术以及⑤给图像添加版权认证标识，对图像的真实性和完整性，来源者和使用者进行鉴别认证的数字图像水印技术。其中数字图像水印技术，已成为图像信息安全的研究热点。VanSchyndel等较早提出数字水印(Adigitalwatermark.ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonImageProcessing,1994,2:86-90.)。传统的水印技术通常关注的是水印如何嵌入，以减少对掩体视觉质量或听觉质量的影响，而对水印嵌入位置的安全性却较少涉及，通常采用将水印嵌入到频域变换的固定位置。如：Lai等将水印分成两部分，分别通过修改掩体图像1级Haar小波分解的LH和HL子带的奇异值来嵌入水印(Digitalimagewatermarkingusingdiscretewavelettransformandsingularvaluedecomposition.IEEETransactionsonInstrumentationandMeasurement,2010,59(11):3060-3063.)；Tao等将经过仿射变换的水印嵌入到掩体图像3级小波分解的HL3子带系数的各个分块中，并利用粒子群优化算法来优化水印嵌入强度(Awavelet-basedparticleswarmoptimizationalgorithmfordigitalimagewatermarking.IntegratedComputer-AidedEngineering,2012,19(1):81-91.)；Zope等将Arnold变换加密的水印嵌入到掩体图像3级小波分解的LL3和HH3频带的小波系数中(Robustcopyrightprotectionofrasterimagesusingwaveletbaseddigitalwatermarking.2014IEEEInternationalGeoscienceandRemoteSensingSymposium(IGARSS),2014:3129-3132.)；Preda等用2级整数小波分解的LL2频带的系数生成水印，对其进行随机置换后嵌入HL1、LH1和HH1频带的小波系数中(Self-recoveryofunauthenticimagesusinganewdigitalwatermarkingapproachinthewaveletdomain.201410thIEEEInternationalConferenceonCommunications,2014:1-4.)。以上方法关注的是将水印嵌入到载体中，使其满足视觉上的不可见性，而对水印嵌入策略的安全性没有涉及，采用固定的频域变换导致水印在掩体上的嵌入位置固定。一些方法尽管试图通过对水印进行置乱来增强对嵌入的水印进行保护,但依然使用固定的频域变换来进行水印嵌入，由此在掩体上的嵌入位置也依然固定。固定的嵌入位置导致水印嵌入策略一旦公开，所嵌入的水印就可被轻易地剔除或篡改掉。为克服传统的水印技术使用固定的小波基来实现小波变换这一缺陷。Meerwald等将参数化小波变换应用到水印系统，提出了基于参数化离散小波变换的安全水印方法(Watermarksecurityviawaveletfilterparametrization.ProceedingsoftheIEEEInternationalConferenceonImageProcessing,2001,3:1027-1030.)，其基本思想是通过构造参数化滤波器来试图实现不同的小波参数对应不同的变换域，并通过对参数进行保密而保护水印的嵌入位置，以提高数字水印的安全性。在此基础上，Wu等提出一种基于参数化整数小波的半脆弱水印图像认证方法(Asecuresemi-fragilewatermarkingforimageauthenticationbasedonintegerwavelettransformwithparameters.ProceedingsoftheAustralasianworkshoponGridcomputingande-research,2005,44:75-80.)，为同时获得安全性和较低的计算复杂性，使用提升算法构造参数化整数小波变换。该方法将掩体图像进行3级参数化整数小波分解，然后通过修改低频子带LL3中系数的最低五位嵌入水印。Chamlawi等在Wu的基础上添加了Piva等的方法(SelfrecoveryauthenticationofimagesintheDWTdomain.InternationalJournalofImageandGraphics,2005,5(1):149-165.)提出了基于参数化小波的图像认证和恢复方法(Waveletbasedimageauthenticationandrecovery.JournalofComputerScienceandTechnology,2007,22(6):795-804.)，通过嵌入双重水印达到图像认证和恢复的功能。但将参数化小波用于决定和影响水印的嵌入位置以提高水印嵌入策略的安全性，以上方法都没有进行理论上的分析，其所依据的只是实验个例。经实验检验，使用参数化整数小波对于参数值改变的敏感性难以满足实际需求，当参数化小波的参数发生改变时，依然能够近似提取嵌入的水印，因此嵌入的水印的安全性依然难以保证。在所申请的专利技术专利：基于多级小波系数加权和量化的数字水印嵌入及提取方法(邵利平,祝莹.一种基于多级小波系数加权和量化的数字水印嵌入及提取方法[P].中国,中华人民共和国国家知识产权局,201510145048.6.)，将掩体图像MD5值、用户密钥和初始参数与Logistic映射绑定，用于对水印加密和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合非重叠分块和等频带融合的水印嵌入方法，其特征在于包括以下步骤：第1步：记掩体图像A＝(Pi,j)M×N对应的160位SHA‑1值为Asha‑1，将Asha‑1转换为40个16进制数，构成16进制序列，记为Sa＝＜a0,…,ak,…,a39＞,ak∈{0,1,…,15}；第2步：由用户密钥xinit∈(0,1)和μinit∈[3.57,4]产生长度为40的伪随机序列Sb＝＜b0,…,bk,…,b39＞,bk∈(0,1)；第3步：由Sa和Sb计算用于水印保护的中间初始值x0和参数μ0；第4步：记2值水印图为W＝(wi,j)m×n，由x0和μ0产生长度为m×n的伪随机序列Sc＝＜c0,…,ck,…,cm×n‑1＞,ck∈(0,1)；第5步：将伪随机序列Sc转化为2值矩阵E＝(ei,j)m×n，对W进行加密得到加密后的水印图W′＝(w′i,j)m×n；第6步：利用Sa和Sb产生大小为el×el的不重叠分块，不重叠分块的数量为m×n，满足el是偶数且其中M×N是掩体图像A＝(Pi,j)M×N的大小；第7步：记block0,block1,…,blockm×n‑1为产生的各个分块，依次对各个分块进行l级小波金字塔变换形成3l+1个子带，且满足第8步：记blockk,k＝0,1,…,m×n‑1的HLl和LHl频带所有系数为j＝0,1,…,num‑1，其中num为和频带系数的个数，由j＝0,1,…,num‑1计算融合系数weightk；第9步：对融合系数weightk,k＝0,1,…,m×n‑1进行量化调整嵌入2值水印；第10步：将各个分块进行l级小波金字塔逆变换，重构含水印图像A′＝(P′i，j)M×N。...

【技术特征摘要】
1.一种结合非重叠分块和等频带融合的水印嵌入方法，其特征在于包括以下步骤：
第1步：记掩体图像A＝(Pi,j)M×N对应的160位SHA-1...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵利平，祝莹，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61