一种二值工程图抗打印扫描水印方法技术

本发明专利技术公开了一种二值工程图抗打印扫描水印算法，包括水印嵌入以及水印提取方法。其中，水印嵌入包括对图像以及计算的可翻转系数矩阵进行置乱，并将相邻分块黑色像素点数量的差值作为特征值，并进行分块DCT变换；根据打印扫描前后DCT系数符号变化率低于0.5的特性修改DCT系数，再进行反DCT变换，计算最终分块中黑色像素点的数量。水印提取方法包括对打印扫描图像校正；计算校正后扫描图像的特征值矩阵并进行分块DCT变换；统计DCT正负系数的数量，提取水印。本发明专利技术实现了失真较低的水印嵌入，能够为打印扫描造成的图像数据泄露提供有效的技术手段。的技术手段。的技术手段。

An anti print and scanning watermarking method for binary engineering drawings

【技术实现步骤摘要】
一种二值工程图抗打印扫描水印方法


[0001]本专利技术涉及一种数字水印
，特别是一种二值工程图抗打印扫描水印方法。

技术介绍

[0002]随着互联网以及通信技术的飞速发展，传统的纸质资料逐渐以数字的形式进行保存以及传递共享， 但是在一些必要场合，例如工程图纸、合同、账单等机密文件仍然需要打印成纸质材料，极易被扫描或者 再次复印进行非法传播，从而造成数据泄露等安全问题。因此，需要设计有效的抗打印扫描水印技术来保 护纸质资料的版权，进行有效的泄密溯源。
[0003]打印扫描过程中，图像从纸质变为数字形式经历数/模以及模/数转换，从而引入像素偏移、旋转以 及缩放等失真，因此抗打印扫描水印算法对鲁棒性提出了更高的要求。现有的研究根据载体类型的不同可 分为彩色图像抗打印扫描算法、灰度抗打印扫描算法以及二值图像抗打印扫描算法。由于一般工程图纸均 采用二值形式，纹理简单且分布不均匀，因此水印嵌入造成的失真较灰度以及彩色图像更明显。
[0004]针对工程图纸的版权保护以及泄密溯源，本专利技术提出了一种基于特征值矩阵分块DCT变换和图 像置乱的抗打印扫描水印算法。在本算法中，计算图像中每个像素点的可翻转系数，将图像以及可翻转系 数进行置乱，计算置乱图像每个分块中的黑色像素点数量，将相邻像素点数量差值作为特征值进行DCT变 换，根据水印信息修改DCT系数，通过翻转像素点进行水印嵌入。与同类算法相比，本算法具有较好的鲁 棒性以及不可感知性。

技术实现思路

[0005]针对二维CAD工程图在使用过程中以纸质形式被扫描非法获取工程图的问题，提出了一种二值 工程图抗打印扫描水印方法，可以实现泄密溯源。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了二值工程图抗打印扫描水印方法，包括以下步骤：
[0007]特征值计算部分包括以下步骤：
[0008]根据水印信息长度以及图像尺寸，计算特征值矩阵的大小；
[0009]根据图像、特征值矩阵以及分块DCT变换的大小，计算每个分块图像的尺寸，统计各分块中黑色 像素块数量并将相邻分块黑色像素块数量的差值作为特征值，以此得到完整的特征值矩阵E；
[0010]水印嵌入部分包括以下步骤：
[0011]对特征值矩阵进行M*M大小的分块DCT变换，根据打印扫描过程前后的不变量，修改DCT系 数的正负性；
[0012]对修改后的DCT系数矩阵进行逆变换，通过新的特征值对应分块的相邻分块黑色像素块数量计 算各分块最终的黑色像素块数量，翻转像素块；
[0013]对新的特征值矩阵重新进行分块DCT变换，记录其偏移值；
[0014]根据置乱密钥进行逆置乱，将中间含水印载体图像与外部部分进行合并，获得最终的含水印图像；
[0015]水印提取部分包括以下步骤：
[0016]对校正后的置乱图像，计算扫描图像的特征值矩阵E'；
[0017]对特征值矩阵进行M*M大小的分块DCT变换，根据分块DCT系数与偏移值，对DCT系数进 行校正；
[0018]统计分块DCT系数中正负数量，提取水印信息；
[0019]由上述专利技术提供的技术方案可以看出，本方法通过将相邻分块黑色像素块数量作为特征值进行水 印嵌入，并且在提取过程中进行系数校正，增强了水印方法的鲁棒性以及容量，能够对打印扫描造成的泄 密进行有效溯源。
附图说明
[0020]图1是本水印嵌入以及水印提取方法流程图
[0021]图2是未嵌入水印原始载体
[0022]图3是水印嵌入效果图
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术做更进一步的说明。
[0024]一种二值工程图像抗打印扫描水印方法，包括对二值图像进行水印嵌入和水印信息提取步骤，具 体如下：
[0025]对二值工程图像进行水印嵌入：
[0026]设嵌入的水印信息由长度为L的0、1构成的伪随机序列，记为w＝{w
i
|w
i
∈{0,1}},i＝1,2,3,
…
,L；
[0027]确定原始图像的边框位置，根据边框截取中间部分图像作为待嵌入图像；
[0028]计算待嵌入水印图像每个像素点的可翻转系数，获取可翻转系数矩阵；
[0029]根据图像置乱密钥对原始图像以及对应的可翻转系数矩阵进行置乱操作；
[0030]根据图像的尺寸以及待嵌入水印信息的长度，计算特征值矩阵的大小；
[0031]根据图像、特征值矩阵以及分块DCT变换的大小，计算每个分块图像的尺寸，统计每个分块中黑 色像素点数量并将相邻分块数量的差值作为特征值，以此得到完整的特征值矩阵E；
[0032]根据打印扫描过程前后，分块DCT系数的正负变化率低于50％嵌入水印。记待嵌入的水印信息 为w
i
，修改后的系数记为C
i
根据修改对应分块DCT系数，其中d为各分块DCT系数平 均值的最大值，若待嵌入信息为0，则将对应分块的DCT系数置为负数，若待嵌入信息为1，则将对应分 块DCT系数置为正数，直至将所有水印信息嵌入；
[0033]对修改后的分块DCT系数进行逆变换获得新的特征值矩阵，通过新的特征值对应分块的相邻分 块黑色像素点数量计算各分块最终黑色像素点数量，若存在像素点数量为负的情况则将其置为0，若存在 像素点数量大于分块尺寸，则置为图像分块大小。
[0034]将修改后的各分块像素值为0的像素块数量与原始图像中各分块像素值为0的像素块数量做差， 得到对应的增量矩阵，若值小于0，则表示对应分块黑色像素点减少，需要翻转黑色像素点来进行水印嵌 入，反之，若值大于0，则对应分块黑色像素点增加，需要翻转白色像素点来进行水印嵌入。
[0035]由于DCT系数为浮点数，而特征值均为正数，且部分分块像素点翻转数量不够，因此逆变换得到 的特征值矩阵在进行DCT变换得到的DCT系数，与嵌入水印设置的值存在偏移，将其偏移的平均值记为 O
i
；
[0036]根据图像置乱密钥对修改后的图像进行逆置乱，得到中间的含水印载体图像；
[0037]将含水印载体图像以及原始图像被截取的外框部分进行合并，得到最终的含水印载体图像。
[0038]对扫描的工程图像的提取步骤如下：
[0039]确定待提取含水印图像的边框，截取中间部分作为水印提取图像；
[0040]使用图像置乱密钥对其进行置乱操作；
[0041]根据图像、特征值矩阵以及分块DCT变换的大小，计算每个分块图像的尺寸，统计每个分块中黑 色像素点数量并将相邻分块数量的差值作为特征值矩阵，以此得到完整的特征值矩阵E'；
[0042]对特征值矩阵E'进行M*M大小的分块DCT变换；
[0043]记第i个分块对应的DCT系数为C
i
'，根据将对应分块DCT系数与平均偏移值做差， 减少因为水印嵌入过程导致的误差；
[0044]统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二值工程图抗打印扫描水印方法，其特征在于，包括水印嵌入部分以及水印提取部分：所述水印嵌入包括以下步骤：1)根据水印信息长度以及图像尺寸，计算特征值矩阵的大小；2)根据图像、特征值矩阵以及分块DCT变换的大小，计算每个分块图像的尺寸，统计各分块中黑色像素块数量并将相邻分块黑色像素块数量的差值作为特征值，以此得到完整的特征值矩阵E；3)对特征值矩阵进行M*M大小的分块DCT变换，根据打印扫描过程前后的不变量，修改DCT系数的正负性；4)对修改后的DCT系数矩阵进行逆变换，通过新的特征值对应分块的相邻分块黑色像素块数量计算各分块最终的黑色像素块数量，翻转像素块；5)对新的特征值矩阵重新进行分块DCT变换，记录其偏移值；6)根据置乱密钥进行逆置乱，将中间含水印载体图像与外部部分进行合并，获得最终的含水印图像。所述水印提取部分包括以下步骤：1)对校正后的置乱图像，计算扫描图像的特征值矩阵E
′
；2)对特征值矩阵进行M*M大小的分块DCT变换，根据分块DCT系数与偏移值，对DCT系数进行校正；3)统...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭飞，何平，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：