本发明专利技术公开了一种对离散余弦变换域数字水印系统的自适应攻击方法，属于数字水印技术领域。所述方法包括：获取数字水印图像；将数字水印图像分成若干个ｎ×ｎ像素的子块，获取子块的人类视觉系统分类结果，得到迭加的水印分量的强度；采用周期性变换矩阵对每一个子块进行一次攻击，得到经过攻击的子块矩阵，周期性变换矩阵应满足下述两式：（１）φ↑［ｍ］（Ｘ↓［ｎ］）＝Ａ↑［ｍ］Ｘ↓［ｎ］（ｍｏｄＮ），其中，Ａ为周期性变换矩阵，Ａ＝（ａ↓［ｉｊ］）↓［ｎ×ｎ］，ａ↓［ｉｊ］为整数，φ↑［ｍ］（Ｘ↓［ｎ］），Ｘ↓［ｎ］为原始分块的子块矩阵，Ｘ↓［ｎ］＝（ｘ↓［１］，…，ｘ↓［ｎ］）↑［Ｔ］，Ｘ↓［ｎ］′＝（ｘ↓［１］′，…，ｘ↓［ｎ］′）↑［Ｔ］，ｘ↓［１］，…，ｘ↓［ｎ］∈｛０，１，…，Ｎ－１｝，Ｎ是变换的阶数；（２）Ａ↑［ｍＮ］（ｍｏｄＮ）＝Ｅ↓［ｎ］，其中，ｍ↓［Ｎ］为变换Ｘ↓［ｎ］′＝φ（Ｘ↓［ｎ］）的周期，Ｅ↓［ｎ］为ｎ阶单位矩阵；计算峰值信噪比，选择再次攻击或输出图像。采用本发明专利技术的方法能检验现有数字水印系统鲁棒性，由于攻击和恢复采用同一方法，运算简单有效，可以促进数字水印系统发展。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字水印(Digital Watermarking)
，特别涉及一种对离散余弦变换 (DCT)域数字水印系统的自适应攻击方法。
技术介绍
数字水印系统可以将水印嵌入到图像中，对图像进行版权保护；同时还可以对攻击后的 含有水印的图像提取水印信息，从而用于对攻击方法的检测。攻击水印的直接目的是移除水 印，能够阻止水印的正确提取，或者无法正确读取嵌入在图像中的水印信息。通过攻击水印， 还可以测试数字水印系统的各项性能指标，从而可以促进数字水印系统技术的发展，设计出 可以有效抵抗某些攻击的特定数字水印系统。在水印攻击系统中，如何保证隐蔽载体(即嵌入水印的图象)的质量不变，这是人们一 直在寻求解决的技术问题。因为，如果攻击后，隐蔽载体的质量发生了比较大的改变，会影 响隐蔽载体的使用，并且会使人们意识到隐蔽载体受到了攻击。按照攻击数字水印系统是否 改变隐蔽载体的质量，现有数字水印系统攻击方法分为两大类第一类攻击方法，通过显著 改变隐蔽载体的质量，对数字水印系统进行攻击。这一类的代表是几何攻击方法和图像处理 方法；第二类攻击方法，通过细微改变隐蔽载体的质量进行水印攻击，以至于这种改变不被 人视觉系统感知的前提下，这一类的代表是马赛克攻击，这类方法对于测试隐蔽载体的质量 改变不被人视觉感知的数字水印系统有很高的准确性。但是，马赛克攻击方法仍有一些缺点。例如，马赛克攻击的原理是将图像切分成许多足 够小的块，如果被切成的小块小于检测算法需要的最小的块，就会使检测方法失灵；并且攻 击后经过重新组装，就可以完全恢复原始图像；马赛克攻击虽然没有改变隐蔽载体质量，但 是攻击后的载体包含数字水印系统不能识别的完整水印，数字水印系统能验证水印的存在性， 因此，马赛克攻击不能证明完整的隐蔽载体被攻击的有效性，即攻击容易被检测到或被发现。 另外，马赛克攻击尽管可以阻止对攻击后隐蔽载体的检测，但若要从攻击后的隐蔽载体中恢 复水印，还需要进行逆变换，需要很多附加信息的参与才能完成，而且并不是自动完成的过 程，恢复后图像的视觉效果差。因此，现有的数字水印系统的攻击方法容易被检测到和发现，图像质量视觉效果差，而 且攻击后恢复水印方法复杂，不能自动完成。
技术实现思路
为了能够证明隐蔽载体被攻击的有效性，本专利技术提供了一种对DCT域数字水印系统的自 适应攻击方法。所述技术方案如下，所述方法包括 步骤a:获取数字水印图像；步骤b:将所述数字水印图像分成若干个"xw像素的子块，获取所述子块的人类视觉系 统分类结果，得到所述子块迭加的水印分量的强度分区结果；步骤C:根据所述强度分区结果，采用周期性变换矩阵对每一个子块进行一次攻击，得 到经过攻击的子块矩阵；所述周期性变换矩阵应满足下述两式(1) . <(JU = H (modA0，其中，A为周期性变换矩阵，J =("》 x ， ^为整数，r(;u=A， ；^为原始分块的子块矩阵，z,fe…，^/,《4i,…乂f， 1}，7V是变换的阶数；(2) . j (modA0 = ￡ ，其中，/^为变换《-^;^的周期，五"为W阶单位矩阵； 步骤d:计算每一个子块矩阵的峰值信噪比，选择再次攻击或者输出图像。 所述步骤b中获取所述子块的人类视觉系统分类结果，具体包括分别由下式计算每一个所述"x "像素子块的熵值、均方差和照度，所述步骤C中进行一次攻击，具体包括 步骤A:对所述每一个子块进行离散余弦变换；步骤B:对所述经过离散余弦变换后的各个子块进行离散余弦变换系数攻击； 步骤C:对所述经过离散余弦变换系数攻击后的各个子块进行离散余弦逆变换，得到新 的子块；步骤D:根据迭加的水印分量的强度在每个子块中选取点进行一次攻击。熵值& = -ZAlog2(;7,)，其中L代表灰度级，A代表灰度值为i的像素点与全部点的比值;方差6v = (I Z (^-;)2)*;所述步骤d中根据所述峰值信噪比，选择再次攻击或输出图像中，具体包括 如果所述峰值信噪比2 28且未达到预定的攻击次数,转步骤C再进行一次攻击，如果所述 峰值信噪比<28或达到预定的攻击次数，停止攻击，输出图像。本专利技术还通过在数字图像空间域及其DCT变换域上对新的周期性数字水印攻击方法进行 了试验。实验结果表明，新的攻击方法有效的阻止数字水印的检测和提取，具有较好的攻击 效果；同时攻击方法具有周期性，数字水印图像恢复后具有很好的视觉效果质量。附图说明图1是本专利技术实施例中的数字数字水印系统的自适应攻击方法总体流程图； 图2是本专利技术实施例中的数字水印攻击的一次攻击的流程图； 图3是本专利技术实施例中的数字水印攻击的攻击后检测流程图； 图4是本专利技术实施例中的数字水印攻击的恢复后检测流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进 一步地详细描述。本专利技术实施例在载体的质量改变不被感知的情况下，利用矩阵变换的周期性理论，进行 自适应攻击，经过多次攻击后可以完全重构攻击前的隐蔽载体，从而自动证明攻击方法的有 效性。如图1所示，本专利技术实施例的具体步骤如下步骤101:获取数字水印图像，该图像为灰度或彩色图像，格式可以为bmp、 png、 jpg等。步骤102:根据步骤101中的数字水印图像，将该数字水印图像分成若干个子块，获取数字水印图像的每一个子块的人类视觉系统(HVS)分类结果，得到各个子块需要迭加的水印分量的强度分区结果，具体步骤包括a:将数字水印图像分成若干nXn个像素的子块，记为X"， n为自然数；本实施例中以数字水印图像被分成8x8个像素，即n=8为例；b:获取每一个子块的HVS分类，获取HVS分类的方法有很多，本实施例中采用计算每一 个8x8像素子块的熵值、均方差和照度，分别由下式确定熵值<formula>formula see original document page 6</formula> ，其中L代表灰度级，在灰度图中等于256，A代表灰度i^/ i的像素点与全部点地比值； 方差6v = (— 2 (J^-;)2)5其中"=8; n ,、乂=1.."照度^= g^/"2。 数字水印图像熵值h;fi"示^各个灰度级比特数的统计平均值，熵值较小的块应该是平 滑区域，而熵值较大的区域可能是纹理或边缘，纹理对应的方差较小，边缘对应的方差较大。 照度敏感性描述了人眼在某一灰度背景中所能察觉出的噪声值的大小，人眼对不同背景亮度 具有不同的噪声敏感性，通常在重点亮度(灰度值128)时最为敏感。因此，根据各个子块 的熵值、均方差和照度，再结合熵值、均方差和照度参数的门限值，从而得到了 HVS分类的 结果。根据上述HVS分类的结果，将数字水印图像中所有的子块分成四类区域，如表l，参数 的门限值为实验中测出并确定的值；表l熵值方差照度分类大小小第l区域小中大第2区域小小大第4区域其余情况第3区域第1区域照度较低，且纹理简单，HVS对其中象素值的改变较为敏感，迭加的水印分量 的强度应最小；第2区域照度较高，纹理复杂，且是边缘，迭加的水印分量的强度应较小； 第4区域照度较高，纹理复杂，且不是边缘，HVS对其中象素值的改变敏感性最弱，迭加的 水印分量的强度应最大；其余为第3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种对离散余弦变换域数字水印系统的自适应攻击方法，其特征在于，所述方法包括：步骤ａ：获取数字水印图像；步骤ｂ：将所述数字水印图像分成若干个ｎ×ｎ像素的子块，获取所述子块的人类视觉系统分类结果，得到所述子块迭加的水印分量的强度分区结果；步骤ｃ：根据所述强度分区结果，采用周期性变换矩阵对每一个子块进行一次攻击，得到经过攻击的子块矩阵；所述周期性变换矩阵应满足下述两式：（１）．φ↑［ｍ］（Ｘ↓［ｎ］）＝Ａ↑［ｍ］Ｘ↓［ｎ］（ｍｏｄＮ），其中，Ａ为周期性变换矩阵，Ａ＝（ａ↓［ｉｊ］）↓［ｎ×ｎ］，ａ↓［ｉｊ］为整数，φ↑［ｍ］（Ｘ↓［ｎ］）＝Ｘ↓［ｎ］，Ｘ↓［ｎ］为原始分块的子块矩阵，Ｘ↓［ｎ］＝（ｘ↓［１］，…，ｘ↓［ｎ］）↑［Ｔ］，Ｘ↓［ｎ］′＝（ｘ↓［１］′，…，ｘ↓［ｎ］′）↑［Ｔ］，ｘ↓［１］，…，ｘ↓［ｎ］∈｛０，１，…，Ｎ－１｝，Ｎ是变换的阶数；（２）．Ａ↑［ｍ↓［Ｎ］］（ｍｏｄＮ）＝Ｅ↓［ｎ］，其中，ｍ↓［Ｎ］为变换Ｘ↓［ｎ］′＝φ（Ｘ↓［ｎ］）的周期，Ｅ↓［ｎ］为ｎ阶单位矩阵；步骤ｄ：计算每一个子块矩阵的峰值信噪比，选择再次攻击或者输出图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王道顺，张涛，梁敬弘，罗平，戴一奇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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