针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法技术

本发明专利技术公开了一种针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法，属于信息隐藏技术领域，(1)计算图像的光照分量以及光照阈值；(2)选择水印的嵌入区域，其中超过光照阈值的区域不作为嵌入区域；(3)在DCT域中将水印序列嵌入到图像，得到水印图像；(4)对拍摄得到的含水印图像进行透视校正以及光照校正；(5)对光照校正后的图像使用双边滤波进行保边去噪；(6)选择水印的提取区域；(7)在DCT域中通过交叉验证的方式提取水印序列。本发明专利技术减少因光照对水印图像不可见性的影响，减少过曝区域的光照分量，可以增强图像的特征；在光照处理后进行双边滤波，实现保边去噪功能。实现保边去噪功能。实现保边去噪功能。

【技术实现步骤摘要】
针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法


[0001]本专利技术属于信息隐藏
，尤其涉及一种针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法。

技术介绍

[0002]数字水印是一种信息隐藏技术，可以将图像、文字等数字信号信息隐藏在图像、视频、音频等原始数据中，达到数字产品版权保护和完整性认证的目的。由于拍照获取信息的便捷性，一些重要的信息很容易通过拍照的方式泄露出去，带来一定的损失，因此需要能够抵抗屏幕拍照的水印，对重要信息进行版权保护。
[0003]目前，已有一些学者对屏幕拍照水印进行了研究，也取得了一定的成绩。现有的方法有在DCT域嵌入水印信息，使用尺度不变特征变换对水印特征区域进行选择，为了尽可能的保留水印信息，提出将水印以小模板嵌入，并重复嵌入多次，以达到一定的鲁棒性。也有在DFT域中嵌入水印，使用Harris
‑
Laplace检测器以及加速鲁棒特征构造特征区域，采用非旋转嵌入的方式嵌入水印。随着深度学习在传统水印领域应用的成功，也有一些学者开始研究基于深度学习的屏幕拍照水印。其中就有学者提出一种模板水印嵌入方法，在图像中嵌入消息模板以及定位模板，在水印提取时，使用增强子网络以及分类子网络两级网络对水印进行提取。也有学者提出一个端到端的神经网络用于隐藏信息以及提取信息，并在编码器以及解码器之间建立一个失真网络，用来保持隐藏信息对相机的弹性。
[0004]但是，包括以上提出的现有屏幕拍照水印方案较少考虑光照这一因素对水印鲁棒性的影响。有学者提出使用直方图均衡化的方式对光照不均匀的地方进行处理，但是会存在色彩失真严重和过度增强等问题。而且，在光照过强的区域嵌入水印会降低水印的不可见性，在提取时，如果有受到外界光源的影响而产生的过曝区域，图像的特征会不清晰，从而影响水印定位以及提取。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：为了解决光照对屏幕拍照水印的影响，本专利技术提出一种针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法。
[0006]技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法，步骤如下：
[0007](1)计算图像的光照分量以及光照阈值；
[0008](2)选择水印的嵌入区域，其中超过光照阈值的区域不作为嵌入区域；
[0009](3)在DCT域中将水印序列嵌入到图像，得到水印图像；
[0010](4)对拍摄得到的含水印图像进行透视校正以及光照校正；
[0011](5)对光照校正后的图像使用双边滤波进行保边去噪；
[0012](6)选择水印的提取区域；
[0013](7)在DCT域中通过交叉验证的方式提取水印序列。
[0014]进一步的，所述步骤(1)计算图像的光照分量以及光照阈值的具体过程为：
[0015]获取原始图像，将图像从RGB空间转换到HSV空间，选择亮度空间V，使用多尺度高斯卷积，得到光照分量F(x,y)：
[0016][0017]其中N表示尺度数，i表示计数器，ω
i
表示光照分量的权系数，I(x,y)表示输入图像，G(x,y)表示高斯函数，(x,y)表示像素坐标，λ表示归一化常数，m表示尺度因子；
[0018]光照阈值e的计算方法如下：
[0019]任意选择一个光照分量值，该值将光照分量分为A、B两个集合，集合A中的光照分量值大于或等于该值，集合B中的光照分量值小于该值；
[0020]集合A、B中的光照分量的平均值分别记作f
A
、f
B
，集合A、B中的像素数占总像素数的比例分别记作P
A
、P
B
，类间方差ICV定义为：
[0021]ICV＝P
Aα
(f
A
‑
f)2+P
Bα
(f
B
‑
f)2[0022]其中，α表示0
‑
1之间用于调整分割效果的参数，f表示所有光照分量的平均值；选择使得ICV取值最大的光照分量作为光照阈值e；
[0023]设置光照阈值e用于特征区域的选择，如果特征区域中有超过光照阈值e的光照分量则不选择该特征区域用于水印嵌入。
[0024]进一步的，所述步骤(2)的水印嵌入区域选择具体过程为：
[0025]对水印序列进行BCH编码得到待嵌入的二进制水印序列，根据待嵌入水印序列构造水印矩阵，矩阵的大小为s*t，s和t分别是矩阵的行数和列数；
[0026]使用基于强度的SIFT算法，根据特征点的强度选择强度最大的前h个特征点作为候选特征点，SIFT算法中差分高斯域的绝对值即为特征点的强度；
[0027]根据候选特征点得到相应的候选特征区域，以候选特征点为中心的s*t*8*8的区域作为候选特征区域；对候选特征区域进行一定的筛选，得到最终的水印嵌入区域。
[0028]进一步的，选择原始RGB图像的B通道图像用于水印特征区域的选择以及水印的嵌入。
[0029]进一步的，候选特征区域的筛选方法如下：
[0030]首先，去除特征区域超过图像边界的区域；其次，去除光照分量大于光照阈值的特征区域；接着，选择特征区域内特征点的密度达到设定值的特征区域；
[0031]最终，如果得到的特征区域有重合的区域，则选择特征点强度大的那个区域为最终的特征区域。
[0032]进一步的，所述步骤(3)的水印嵌入过程为：
[0033]在DCT域中嵌入水印，将图像从空间域转换到DCT域，通过对比DCT域中频的一对系数值的大小实现水印的嵌入，具体为：
[0034]选择DCT域中频两个位置的离散余弦变换系数C1和C2，如果要嵌入的水印信息是1，则通过水印嵌入强度调整C1和C2的大小，保持C1<C2，如果要嵌入的水印信息是0，则通过水印嵌入强度调整C1和C2的大小，保持C1>C2。
[0035]进一步的，水印的嵌入强度由注意遮罩以及JPEG压缩值获得，具体为：
[0036]图像经过注意力模型G
A
，生成注意遮罩AM，将AM中每个值正则化为0到1的范围，根
据该值确定水印嵌入强度，并同时考虑JPEG压缩值，保证水印嵌入强度在压缩后仍保持相应关系，水印嵌入公式如下：
[0037][0038]其中，AM表示图像经过注意力模型生成的注意遮罩，G
A
表示注意力模型，I(x,y)表示输入图像，d表示由JPEG压缩因子确定的水印嵌入强度，q1和q2分别表示C1和C2的JPEG压缩因子，C1和C2表示DCT域中频两个位置的离散余弦变换系数值，β表示水印嵌入强度控制因子，wm表示水印。
[0039]进一步的，所述步骤(6)具体包括：
[0040]使用基于强度的SIFT算法，选择候选特征点及其相应的候选特征区域；然后对候选特征区域进行筛选，筛选条件如下：
[0041]1)去除超过图像边界本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法，其特征在于：该方法步骤如下：(1)计算图像的光照分量以及光照阈值；(2)选择水印的嵌入区域，其中超过光照阈值的区域不作为嵌入区域；(3)在DCT域中将水印序列嵌入到图像，得到水印图像；(4)对拍摄得到的含水印图像进行透视校正以及光照校正；(5)对光照校正后的图像使用双边滤波进行保边去噪；(6)选择水印的提取区域；(7)在DCT域中通过交叉验证的方式提取水印序列。2.根据权利要求1所述的针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法，其特征在于：所述步骤(1)计算图像的光照分量以及光照阈值的具体过程为：获取原始图像，将图像从RGB空间转换到HSV空间，选择亮度空间V，使用多尺度高斯卷积，得到光照分量F(x,y)：其中N表示尺度数，i表示计数器，ω
i
表示光照分量的权系数，I(x,y)表示输入图像，G(x,y)表示高斯函数，(x,y)表示像素坐标，λ表示归一化常数，m表示尺度因子；光照阈值e的计算方法如下：任意选择一个光照分量值，该值将光照分量分为A、B两个集合，集合A中的光照分量值大于或等于该值，集合B中的光照分量值小于该值；集合A、B中的光照分量的平均值分别记作f
A
、f
B
，集合A、B中的像素数占总像素数的比例分别记作P
A
、P
B
，类间方差ICV定义为：ICV＝P
Aα
(f
A
‑
f)2+P
Bα
(f
B
‑
f)2其中，α表示0
‑
1之间用于调整分割效果的参数，f表示所有光照分量的平均值；选择使得ICV取值最大的光照分量作为光照阈值e；设置光照阈值e用于特征区域的选择，如果特征区域中有超过光照阈值e的光照分量则不选择该特征区域用于水印嵌入。3.根据权利要求1或2所述的针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法，其特征在于：所述步骤(2)的水印嵌入区域选择具体过程为：对水印序列进行BCH编码得到待嵌入的二进制水印序列，根据待嵌入水印序列构造水印矩阵，矩阵的大小为s*t，s和t分别是矩阵的行数和列数；使用基于强度的SIFT算法，根据特征点的强度选择强度最大的前h个特征点作为候选特征点，SIFT算法中差分高斯域的绝对值即为特征点的强度；根据候选特征点得到相应的候选特征区域，以候选特征点为中心的s*t*8*8的区域作为候选特征区域；对候选特征区域进行一定的筛选，得到最终的水印嵌入区域。4.根据权利要求3所述的针对光照环境下的屏幕拍照鲁棒水印方法，其特征在于：选择原始RGB图像的B通道图像用于水印特征区域的选择以及水印的嵌入。5.根据权利要求3所述的针对光照环境下的屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小瑞，顾思宇，孙星明，孙伟，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：