图像数字水印方法技术

本发明专利技术公开了一种图像数字水印方法，其特征是输入产品数据，由数据变换件将其变换为频域数据，用户输入私人信息，由ＲＳ件生成水印信息，由水印嵌入件将水印信息嵌入到产品频域数据中，再由数据变换件将嵌有水印的频域数据变换到空域／时域形成产品数据，最后由产品输入输出件输出添加水印的产品进行发布；水印检测将待检测产品数据变为频域数据，将个人信息由ＲＳ件生成水印检测验证所需信息，由水印信息检测件将产品频域数据与水印检测验证数据进行相关分析，结果由解释件进行解释。具有隐形性、稳健性好、防止各种猜测攻击的优良性能。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种信息隐藏技术，确切说是涉及一种图像数字的频域水印方法，是一种可以在开放的信息环境下使携带数字水印信息的作品、产品能被合法使用，而作品、产品中所隐藏的水印信息，能随时被提供检测使用，可以为知识产权的保护、隐蔽标识、篡改提示、隐蔽通信和仿伪提供非常有效的解决办法。
技术介绍
随着计算机技术的发展，多媒体产品迅速增加。同样由于网络的迅速普及使得这些产品的获取渠道也飞速拓宽，操作这些媒体的各种工具也猛增。所有这些都使得数字产品的合法使用成为一个非常严峻的课题。为保护这些产品的版权，仅靠注册其所有权已无法有效保护作者的合法利益。随意拷贝、随意发布，甚至偷换所有权来牟利，这些都严重损伤作者的利益。因此，如果通过信息伪装技术，将版权所有者的个人信息隐藏于其本身作品中，以便随时鉴别，则维护作者的合法利益将变得比较容易。同样，将这样的信息隐藏于注册的商标中，也可以防止造假者伪造商标；再与其他的防伪技术相复合，可以防止非法拷贝、复印。将信息隐藏技术与传统的加密技术(如PGP、数字签名等)相结合，可产生像个人指纹一样的数据，根据注册的ID来进行各种认证操作。数据隐藏类似数据加密，但不同于传统的加密。数据隐藏的目的不在于限制正常的资料存取，而在于保证隐藏数据不被侵犯和非法重视。另外，信息伪装必须考虑隐藏的信息在经历各种环境、操作之后而免遭破坏的能力。在图像传递过程中，机密资料若是在非法拦截者破解的过程中消失，则机密资料可以说是安全的，倘若机密资料是在正常的处理过程中消失，则机密资料的传递算是失败的、无效的，必须重新传递。一般的多媒体形式的文件，其信息量都非常大，为了节省传递时间，在传递之前都会将传递的信息资料进行压缩处理。因此，信息伪装还必须考虑诸如图像压缩这种非恶意操作造成的威胁，使机密资料对正常的有损压缩技术具有免疫能力。这种免疫力的关键是要使隐藏资料的信息不易被有损压缩破坏，也不易被通常的信号变换操作破环。要求隐藏的数据量与隐藏的免疫力是互相矛盾的，不存在一种完全满足这两种要求的方法。通常只能根据需求的不同有所侧重，采取某种妥协。从这一点来看，实现真正有效的数据隐藏的难度很大，因而十分具有挑战性。信息伪装具有以下几个特性隐藏性这是信息伪装的基本要求，经过一系列隐藏处理的图像(宿主图像)没有明显的变质，隐藏的信息无法被人的感官直接感受。隐藏场所的安全性。应将欲隐藏的信息藏在目标图像的内容之中，而非文件头等处，防止因格式变换而遭到破坏。免疫性隐藏处理后的图像，具有抗拒因图像文件的某种改动而导致隐藏信息的丢失的能力。所谓改动包括传输过程中的信息噪声、过滤操作、重新采样、编码、有损压缩、模/数转换。隐藏数据编码的非对称性。保证不使存取难度增加。编码纠错性。为了保证隐藏数据的完整性，使其在经过各种操作和变换后仍能很好的恢复。隐藏数据的自产生性。经过一些变换，可能使图像产生较大的破坏，如果仍能从留下的数据中恢复隐藏信号，而且恢复过程中不需要宿主图像，这就要求隐藏的数据必须具有某种自相似特性。数字水印技术正是这样一种信息隐藏技术，但又与之不完全相同。近来被作为媒体产品版权保护的强有力的方法在到处都被推荐使用。数字水印是一种媒体数据添加少量信息，在对原数据作微小修改之下使之具有作版权保护的版权信息的一种技术。在从嵌入水印媒体数据中检测/提取信息的帮助下，它可以用于跟踪和鉴别标识作品的所有权、数据的授权使用认证等。例如在数字水印技术用于数字作品的版权保护时，为保证作品的使用不受版权保护要求的影响(如果采用数据加密，则加密后的数据必须经过解密后才能使用)，就必须将版权信息或其他标志版权的信息隐形地嵌入到数据中，这是传统数据加密技术无法处理的。同样，根据需要可将这样类似的信息嵌入到媒体数据中，再将其印刷输出，则可形成数字水印防伪标签，由于这样的标签可以防伪造，但不能防复印拷贝，就必须将数字水印技术与其他的防拷贝技术复合，复合后的防伪标签将可以以低成本的优势应用于各种大小商品的防伪。数字水印有感觉上可见与不可见之分。对于可见水印，就如同货币的有形图案，我们可以通过感觉器官感知；而不可见水印，是指无法直接感知，但又确实存在的东西，我们可以通过特定的方法进行某种处理之后感觉到，如货币上的隐形水印，需借助紫外线照射才可能看见。通常，不可见水印有两个基本的要求(1)隐形性，即不能干扰被保护的媒体数据正常使用；(2)稳键性，即水印必须难以被破坏或伪造。对于一般的信号处理或恶意攻击，应不影响水印的正常检测。特别地，水印在信号处理后仍能被检测/析取。这些信号处理包括D/A和A/D转换，重采样，滤波、平滑、增强、压缩、几何变换(旋转、缩放)、剪切等。另外，该水印还应具有防御故意的想删除水印的攻击行为的能力。数字水印系统应能保证假水印产生的可能性接近没有。应该注意的是，这两个基本要求，隐形性和稳健性，是互相冲突的。事实上，数字水印的一个基本问题就是要在这两者之间达成一个好的平衡。数字水印的早期研究集中于隐形上，而没有考虑稳健性要求。最近，大量工作都集中在设计一个稳健的水印方案。各种视觉模型也被用到，以达到两个基本要求之间的最佳平衡。通常，水印方案按水印添加的数据状态可分为两类空域和频域方案。空域方法是将水印信息在需保护数据的时域(或空域)直接进行某种幅值调制，而这种调制过程不明显影响该数据的正常使用。M.Kutter就使用空域方法，并基于测试图像领域平均评估了原图像数据，同时探索性估计了测试图像的判决门限。所谓频域方法是指水印信息是嵌入在原数据经过某种变换后的频域数据中。由于绝大多数信号处理操作，在频域具有很好的特性，且前期的许多好的视觉模型也是在频域中研究的。因此，频域水印方案有很大的优势。水印方案按检测方式可分为基于提取的水印方法和基于检测的水印方法。水印检测可根据不同要求采取不同的方式。比如有时需要检测出水印确切信息，有时又只需要检测有无指定水印信息。因此，相应的水印检测，可用信号提取方法和信号统计检测分析方法。所谓水印提取法，指按一定方法从数据中提取出水印信息，然后该水印信息与所有者的水印信息进行比较。一般来说，能进行水印提取的信息是由有一定意义的信息序列表示的，这些信息按二进制串的形式排列。在嵌入数据中后以各种状表示，比如以数据的正负表示0、1值；当所有0、1序列从数据中提取出形成一个串时就形成了提取的水印信息。所谓水印检测法，指不用进行水印提取，而直接从可能含有水印信息的特征集中进行统计分析，以判断是否具有指定水印。例如，在数据D中嵌入由所有者提供的信息产生的伪随机序列S，生成带水印的数据X作为发行版，在检测时，只将待检测的数据X与S进行相关性分析，根据相关程度给出鉴别的真伪。许多水印方案都要求提供原始数据以供水印检测，也有一些提出了不需原始数据的水印位检测。这些方案都不能直接用于版权保护，许多都只能用于一般信息隐藏，不能防破坏攻击或伪造。以图像数据为例作如下分析 给定原始图像I，签字信息S，然后将S嵌入I创建一带水印图像I′，I与I′在感觉上是一样的。通常，嵌入过程可以是任意函数f(I，s)，但实际应用中的许多嵌入操作只是简单的加法。水印检测时，给定等检测图像X(假定有确定的水印信息)，首先从X中析取S′(这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像数字水印方法，由水印信息生成，水印信息隐藏及水印信息检测方法组成，其特征在于：水印信息的生成与隐藏按下述方法进行：由用户提供需保护的产品和个人信息，包括个人的注册ＩＤ或有意义的文本，自己保存的私人密码，通过一个单向过程将个人信息嵌入至产品中；该过程将按某种算法生成的水印序列Ｓ↓［１］，以一定强度叠加到产品的频域数据Ｄ↓［ｆ］中；具体说为给产品添加水印来进行版权保护，其做法是先将产品文件由输入输出件读入，形成产品数据；由用户在信息输入件中填充私人信息；在用户进行确认后，输入数据经ＲＳ件，即随机序列产生控件，生成水印添加所必须的水印信息数据；产品数据由数据变换件将之变换为频域数据，再由水印嵌入件将水印信息数据嵌入到频域数据中；之后，由数据变换件将频域数据变换到时域／空域形成产品数据；最后，由产品输入输出件输出形成添加水印后的产品进行发布；为了检测一产品版权信息的真伪，水印信息的检测按下述方法进行：将待检测产品由产品输入件读入形成产品数据；由用户在用户信息输入件中输入自己的私人信息；在用户确认后，输入数据经ＲＳ件，即随机序列产生控件，生成水印检测验证所必须的水印信息数据；产品数据由数据变换件将之变换为频域数据；由水印信息检测件，将频域数据与水印信息验证数据进行相关分析，输出一相关值；最后由结果解释件对相关输出值进行解释。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李炳法，孙家水，
申请(专利权)人：成都市宇飞信息工程有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]