一种数字水印嵌入与提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了在黑白二值文本图像中数字水印嵌入与提取的方法及装置。嵌入方法包括定位文本图像中的有效字符区域；将有效字符区域进行分组，并统计各字符区域中的黑点个数；根据分组内的各字符区域内黑点个数之间的相对关系、水印信息位串、以及第一步长计算出每个字符区域内需要翻转的像素第一个数；按第一个数翻转每个字符区域内的像素。提取方法包括定位文本图像中有效字符区域；将有效字符区域进行分组，并统计各字符区域中的黑点个数；根据每个分组中字符区域黑点个数之间的相对关系及第一步长提取嵌入的水印信息位串。本发明专利技术可以更好地抵抗打印、扫描和复印中的攻击，具有很好的视觉效果，嵌入信息量大，在数码印刷领域具有较好地通用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种数字水印嵌入与提取的方法及装置，特别涉及一种在黑白二值文本图像中数字水印嵌入与提取的方法及装置。
技术介绍
随着计算机网络和多媒体系统的快速发展，数字媒体(数字音频、数字图像、数字视频)被广泛应用，数字媒体的版权保护和完整性保护也成为一个亟待解决的问题。而其中的文本文档不仅以数字格式存在电脑中，它还能通过打印、扫描、复印等方法以纸张的形式传播。实际上许多纸张文档(如契约、票据等)比那些音频、视频或者图像之类的多媒体更有价值。而随着计算机、打印机和扫描仪等设备的应用和普及，使得拷贝和复制技术变得相对比较容易，因而对重要文本文档的版权保护工作显得尤为迫切。数字水印技术是解决该问题的有效方法之一。数字水印是将与数字媒体内容相关或不相关的一些标示信息直接嵌入到数字媒体内容当中，但不影响原内容的信息，并不能被人的知觉系统觉察或注意到。通过这些隐蔽在数字媒体内容中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、内容是否真实完整以及其他设定目的。数字水印技术为版权鉴定提供了一种有效的途径，它不但可以应用于图像、文本、音频、视频和三维图形等数字产品的版权保护、内容鉴定和标识隐藏等，还可以应用于印刷品中。文本文档图像可以看作是二值的数字图像，与灰度图像具有丰富的灰度级不同，二值图像只有黑白两种颜色的像素，这个特点决定了对像素的任意修改都会造成视觉上的明显变化。例如在全黑或全白的区域翻转任意像素，在视觉上造成的影响的都是不可接受的。对于二值图像来说，所能利用的视觉冗余都是黑白区域的交接处，即图像的边界点。所以二值图像的水印方法都集中在对边界点的修改，不能孤立考虑一个像素，而应该考虑像素点的领域状况。二值图像尤其是二值文本图像广泛应用在书籍和报刊中，由于经常要进行印刷处理，所以水印抗打印扫描攻击的鲁棒性显得尤为重要。在现有的方法中，二值图像水印方法可以分为整体图像特征修改法和局部图像特征修改法两类。其中整体图像特征修改法是利用大块图像或大块图像之间的几何特征来隐藏信息，常见的方法包括文本行间距平移、文本字间距平移和字符结构微调等方法。但是这种方法藏入的信息量较少，并且嵌入的方式比较复杂；局部图像特征修改法是对分块图像的统计特征进行修改来隐藏信息，通常有奇偶嵌入法、步长奇偶法、比例修改法、游程修改法、边界修改法和字符特征修改法等。它们的共同特征都是通过对边界像素的修改，改变局部图像的统计特征，以达到信息隐藏的目的。但是目前的局部图像特征修改法的不足在于只适用于数字图像中水印信息的嵌入和提取，抗打印扫描攻击的能力明显不足。另外在选择像数点改变时还需要将某区域内的图像进行置乱处理，然后分块统计黑点个数，并根据一定的规则和待嵌入的位串信息对图像的特定像素点进行修改。但是对于一般的文本文档来说，排版格式的差异使得无法准确定位区域，信息提取的困难较大。其中公开号为CN 1567353A专利文献中提出的方法就是上述局部图像特征修改法中的一种，公开号为CN 1567353A的专利“一种在二值图像上嵌入水印的方法”，包括以下步骤a、对二值图像提取边缘；b、对边缘点进行分析，计算出可修改像素的优先级；c、将二值图像置乱；d、对水印信号进行卷积编码；e、在置乱的二值图像中嵌入水印图像。“一种提取水印的方法”，包括以下步骤a′、将嵌入水印的二值图像进行置乱并分块；b′、对每一子块提取一位水印信息；c′、对水印矩阵进行Viterbi译码，得到要提取的水印。但该方法同样对打印扫描过程不具备鲁棒性，尤其不可以抵抗在打印、扫描和复印等图像复制过程中不同浓度设置的变化。
技术实现思路
本专利技术提供一种数字水印嵌入与提取的方法及装置，用以解决现有技术中存在的在二值文本图像中嵌入的水印信息量较少，视觉效果较差的问题，进一步的用于解决水印提取过程对打印以及扫描深度不同变化攻击鲁棒性不强的问题。本专利技术的构思在于，通过将文本图像中的字符区域按照一定数目进行分组、利用每个分组内的黑点个数之间的相对关系、通过选定的步长将水印信息嵌入到文本图像中，从而得到了一种数字水印的嵌入方法及装置。基于同一专利技术构思，将数字水印嵌入的方法中的过程相逆，即通过对嵌入水印的文本图像中的黑点个数的分组统计等将嵌入的水印信息提取，从而将文本图像还原，就可得到在二值文本图像中提取数字水印的方法及装置。本专利技术中一种数字水印的嵌入方法，技术方案中包括如下步骤定位文本图像中的字符区域，并确定有效字符区域；将有效字符区域进行分组，并统计各字符区域中的黑点个数；根据分组内的各字符区域内黑点个数之间的相对关系、水印信息位串、以及第一步长计算出每个字符区域内需要翻转的像素第一个数；按所述第一个数翻转每个字符区域内的像素。较佳地，所述定位文档版面图像中的字符区域的方法是基于文本区域空间频率特征的纹理方法、和/或连通区域法、和/或神经网络法。较佳地，所述有效字符是黑点个数大于600的字符。较佳地，将所述有效字符按照m个为一组进行分组，m为任意大于零的偶数。较佳地，所述相对关系是，分别统计出m个字符区域所包含的黑点个数，并将m个字符区域分为两部分，其中一部分黑点个数总数之和减去另外一部分黑点个数总数之和，即构成所述的字符区域内的黑点个数之间的相对关系。较佳地，每m个字符的分组中的一部分黑点个数总数之和减去另外一部分黑点个数总数之和后所得的差值，根据第一步长的奇偶倍数的限制，按第一个数进行像素点翻转，所述第一个数为所有需要翻转的像素点的总和除以m。较佳地，所述水印信息位串是指用于表示信息的二进制数据的代码序列。较佳地，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。较佳地，所述第一步长小于黑点个数总和的两倍。较佳地，所述第一步长是300。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种数字水印的提取方法，技术方案中包括如下步骤定位文本图像中的字符区域，并确定有效字符区域；将有效字符区域进行分组，并统计各字符区域中的黑点个数；根据每个分组中的字符区域中黑点个数之间的相对关系及第一步长提取嵌入的水印信息位串。较佳地，将所述有效字符按照m个为一组进行分组，m为任意大于零的偶数。较佳地，所述相对关系是，分别统计出m个字符区域所包含的黑点个数，并将m个字符区域分为两部分，其中一部分黑点个数总数之和减去另外一部分黑点个数总数之和，即构成所述的字符区域内的黑点个数之间的相对关系。较佳地，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种数字水印的嵌入装置，包括确定模块，用于定位文本图像中的字符区域，并确定有效字符区域；分组统计模块，用于将有效字符区域进行分组，并统计各字符区域中的黑点个数；计算模块，用于根据分组内的各字符区域内黑点个数之间的相对关系、水印信息位串、以及第一步长计算出每个字符区域内需要翻转的像素第一个数；翻转模块，用于按所述第一个数翻转每个字符区域内的像素。基于同一专利技术构思，本专利技术还提供了一种数字水印的提取装置，包括确定模块，用于定位文本图像中的字符区域，并确定有效字符区域；分组统计模块，用于将有效字符区域进行分组，并统计各字符区域中的黑点个数；提取模块，用于根据每个分组中的字符区域中黑点个数之间的相对关系及第一步长提取嵌入的水印信息位串。本专利技术有益效果如下由于本专利技术不是考虑单个字符区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字水印的嵌入方法，其特征在于，包括如下步骤：定位文本图像中的字符区域，并确定有效字符区域；将有效字符区域进行分组，并统计各字符区域中的黑点个数；根据分组内的各字符区域内黑点个数之间的相对关系、水印信息位串、以及 第一步长，计算出每个字符区域内需要翻转的像素第一个数；按所述第一个数翻转每个字符区域内的像素。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：亓文法，李晓龙，张华，
申请(专利权)人：北京北大方正电子有限公司，北京大学，北大方正集团有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]