一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法，属于信息安全领域。通过对原始图片和自定义矢量图分别进行边缘检测、纹理提取和纹理提取得到原始图片边缘纹理触觉特征和自定义矢量图纹理触觉特征，对两者通过DES加密融合得到触觉形式数字水印，之后使用量化索引调制算法将其嵌入到原始图片中；在检测端，提取水印之后，对于水印进行DES解密分离得到原始图片边缘纹理触觉特征和自定义矢量图纹理触觉特征，对两部分分别进行触觉建模和渲染之后，重新叠加在一起输入到静电力触觉终端，实现触觉再现。本发明专利技术额外提供了触觉维度来嵌入和检测数字水印，大大提高了数字水印的防伪性能，增强了水印本身的应用性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法
本专利技术属于信息安全领域，具体涉及一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法。
技术介绍
数字水印广泛应用在数字媒体版权保护领域：众所周知，Internet普及的情况下，网上数字作品的盗版日益猖獗。数字作品可以被广泛复制而质量不会受影响，使得不法分子在未得到版权所有者的同意下，任意篡改和传播数字作品，甚至用于非法谋取商业利益，严重侵犯版权。另一方面，数字水印技术可以为各种各样的多媒体信息加入特殊标记信息，数字水印必须能唯一确定地表示数字产品版权所有者，具有抗攻击性和伪造特性，从而满足人们某些信息安全方面的要求。虽然数字水印的内容可以自定义，包括文字、二维码以及图片等格式。但是现代的数字水印表现形式有限，仍大多只是停留在可视化的维度。在这些可视化的基础之上，这些年来数字水印技术得到快速发展，已取得了很多可喜的水印算法，但每一种算法并不是完美的，都存在安全威胁，而对于图像水印来说，主要存在以下几种攻击：JPEG压缩攻击、几何失真攻击、增强处理攻击、附加噪声攻击。因此现有的数字水印的安全性存在漏洞，并且仅有可视化这一单表现形式也同样限制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法，其特征在于包括下列步骤：步骤一：生成触觉形式数字水印，其包含原始图片边缘纹理触觉特征和自定义矢量图纹理触觉特征两部分，实施步骤如下：A、生成原始图片边缘纹理触觉特征，包括以下步骤：i)对于原始图片进行边缘检测，得到每一个像素点的边缘幅值P和边缘方向θ，根据每一个像素点的边缘幅值P和边缘方向θ得到原始图片的边缘部分；ii)使用纹理提取算法提取原始图片边缘部分得到原始图片边缘纹理触觉特征，即各像点对应的纹理表面高度，各像点对应的纹理表面高度组成原始图片边缘纹理触觉特征矩阵D1：

【技术特征摘要】
1.一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法，其特征在于包括下列步骤：步骤一：生成触觉形式数字水印，其包含原始图片边缘纹理触觉特征和自定义矢量图纹理触觉特征两部分，实施步骤如下：A、生成原始图片边缘纹理触觉特征，包括以下步骤：i)对于原始图片进行边缘检测，得到每一个像素点的边缘幅值P和边缘方向θ，根据每一个像素点的边缘幅值P和边缘方向θ得到原始图片的边缘部分；ii)使用纹理提取算法提取原始图片边缘部分得到原始图片边缘纹理触觉特征，即各像点对应的纹理表面高度，各像点对应的纹理表面高度组成原始图片边缘纹理触觉特征矩阵D1：B、将自定义的矢量图进行纹理提取得到自定义矢量图纹理触觉特征，即各像素点对应的纹理表面高度，各像点对应的纹理表面高度组成自定义矢量图纹理触觉特征矩阵D2：C、将自定义矢量图纹理触觉特征和原始图片边缘纹理触觉特征二值化之后进行DES加密融合，得到用0和1表示的触觉形式数字水印；步骤二：对触觉形式数字水印通过量化索引调制算法QIM嵌入到原始图片中；步骤三：将嵌有水印信息的图片发布到网络；步骤四：从网络下载嵌有水印信息的图片到本地；步骤五：使用量化索引调制算法QIM相应的逆变换从图片中提取得到用无序“0”和“1”表示的触觉形式数字水印；步骤六：将用无序“0”和“1”表示的触觉形式数字水印通过DES解密分离得到原始图片边缘纹理触觉特征和自定义矢量图纹理触觉特征，即有序排列的0和1数组；步骤七：对原始图片边缘纹理触觉特征和自定义矢量图纹理触觉特征进行触觉建模和渲染得到可以被静电力触觉终端所识别的信息；步骤八：将经过触觉建模和渲染的信息输入到静电力触觉终端，使检测者同时能摸到输入端自定义的包含版权信息的触觉矢量图和图片边缘纹理特征信息，实现触觉再现。2.根据权利要求1所述一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法，其特征在于：所述步骤一中A的i)中的边缘检测步骤是：当两个区域之间的灰反值相差超过所用方法的界限值时，就证明它们之间有边缘，一阶微分是边缘检测的基本方法之一，很多边缘检测算法也基本都是通过求导来实现的，常用的方法包括但不仅限于差分边缘检测、Robert算子检测、Sobel算子检测、Prewitt算子检测、Laplace算子检测，最终得到每一个像素点的边缘幅值P和边缘方向θ，根据每一个像素点的边缘幅值P和边缘方向θ求得原始图片的边缘部分。3.根据权利要求1所述一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法，其特征在于：所述步骤一中A的ii)中的纹理提取算法是：对原始图片边缘纹理触觉特征矩阵D1中每一点进行处理得到所需二维数据：原始图片边缘纹理图像亮度值li,j：其中，Ri,j、Gi,j、Bi,j分别为原始图片边缘纹理各点红绿蓝颜色分量，li,j表示原始图片边缘纹理图像各点亮度值；进而得到了原始图片边缘纹理图像亮度值矩阵Lm×n：分别对原始图片边缘纹理图像亮度值矩阵Lm×n和滤波函数做离散傅里叶变换，得到二维频域值：其中滤波函数中的σx和σy分表代表x和y方向上高斯滤波器的宽度，m和n分别为图像在x和y方向像素点的数量，k和v代表二维频域图像上的两个方向；对原始图片边缘纹理图像亮度值矩阵Lm×n进行高斯滤波，滤除高频信号得到原始图片边缘纹理低频信号S(k,v)：S(k,v)＝K(k,v)F(k,v)再对S(k,v)进行傅里叶反变换得到反应物体的轮廓、走势和形状的原始图片边缘纹理各点低频信息wi,j：原始图片边缘纹理各点的高频信息hi,j等于原始图片边缘纹理各点的亮度信息li,j减去反应物体轮廓和走势的原始图片边缘纹理各点的低频信息wi,j：hi,j＝li,j-wi,j对原始图片边缘纹理各点的高频信息hi,j进行规范化处理得到各像素点对应的物体纹理各点表面高度di,j：其中，为原始图片边缘纹理的高频信息hi,j全部元素的平均值；将各点对应的物体纹理表面高度di,j汇集到一起得到原始图片边缘纹理触觉特征矩阵D1：按照此方法得到自定义矢量图纹理触觉特征矩阵D2：4.根据权利要求1所述一种基于静电力的触觉形式数字水印嵌入及检测方法，其特征在于：所述步骤一中C中的DES加密融合方法是：i)将原始图片边缘纹理触觉特征和自定义矢量图纹理触觉特征各自分成若干块64位明文数据，即每一块原始图片边缘纹理触觉特征可以被表示为A1、A2…An,每一块自定义矢量图纹理触觉特征可以表示为B1、B2…Bn，对每一块64位明文进行初始置换，置换规则是规定的；ii)在初始置换后，每一个64位明文数据再被分为左右两部分，每部分32位，即边缘纹理触觉特征是AR1、AL1、AR2、AL2…ARn、ALn；矢量图纹理触觉特征是BR1、BL1、BR2、BL2…BRn、BLn；iii)常规的DES加密的乘积变换是对一块64位密文的左右两部分进行变换，即A...

【专利技术属性】
技术研发人员：温泉，陈嗣通，孙晓颖，陈建，刘国红，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22