一种应用计算机生成全息图的数字水印方法技术

一种应用计算机生成全息图的数字水印方法，涉及一种多媒体信号处理技术。提供一种不仅具有较好的不可感知性及抗攻击性能强，而且计算全息更灵活、成本低、适用范围广的应用计算机生成全息图的数字水印方法。一个使用计算机生成全息图的步骤；作为嵌入到载体图像的水印信息序列。一个将全息图嵌入载体图像的步骤；采用水印嵌入算法，将生成全息图作为嵌入到载体图像的水印信息序列嵌入载体图像，确保对各种攻击的健壮性以及水印的不可感知性。一个水印检测算法的步骤：判断一幅图像是否包含所述水印信息；一个全息图的计算机再现步骤：在计算机上清晰再现所提取水印的内容。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多媒体信号处理技术，尤其是涉及一种应用计算机生成全息图的数字水 印方法。
技术介绍
随着多媒体技术和网络技术的迅猛发展，数字媒体应用正在呈爆炸式的增长。没受保护 的数字媒体(数字图像、视频等)的原版可被无限制地任意编辑、修改、拷贝和散布，对数 字媒体的安全权限提出了挑战，并使数字媒体作品的原创者承受巨大的经济损失。目前，数 字媒体的知识产权保护和信息安全问题日益突出，是数字领域的一个非常重要和紧迫的课题。数字水印技术是20世纪90年代中期信息安全领域的一个新方向。它是指用信号处理的 方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的水印标记，并使人的感知系统察觉不出来，隐藏的 水印标记只有通过专用的检测器才能提取出来的 -种最新的多媒体保密技术。数字水印技术可验证数字产品的版权拥有者、识别销售商、购买者或提供关于数字产品 内容的其他附加信息，并将这些信息以人眼不可见的形式嵌入在数字图像或视频序列中，用 于确认数字产品的所有权和跟踪侵权行为。除此之外，它在证据篡改鉴定、数据的分级访问、 数据产品的跟踪与检测、商业视频广播与因特网数字媒体的服务付费、电子商务的认证鉴定 以及商务活动中的票据防伪等方面也具有十分广阔的应用前景，已成为国际上非常活跃的研 究领域。李相夔等在中国专利998B122.9中揭示了用小波和离散余弦变换对数字图像加水印的方 法。在该方法中采用的是用小波变换数字图像——用离散余弦变换(DCT)水印——经DCT 变换的水印信息直接叠加到由小波变换得到的逼近子图，以便将水印插进图像——最后用逆 小波变换生成加有水印的图像。但因为逼近子图集中的是原始图像的低频信息，这些信息是 人眼视觉敏感点，对其直接调制嵌入数字水印同样会破坏水印图像的不可感知性，且其行列 间存在着很大的相关性。彭翔等在中国专利03130553.9中揭示了一种基于虚拟光学的三维数 字水印嵌入/检测方法及装置。该方法模拟虚拟光学菲涅耳成像过程将数字水印信息加入到数 据中，从而实现水印的嵌入。其实质是在菲涅耳变换域进行操作，进行菲涅耳衍射变换计算， 而菲涅耳计算量非常大，所以该专利从提出软件和硬件两方面来实现，成本较高。李京兵在4中国专利99813122.9中揭示了一种基于小波抗几何攻击的数字水印方法。该方法主要针对水 印抗几何攻击的鲁棒性，但没有涉及抗其它常见的攻击如JPEG压縮、加噪声和滤波攻击等 性能，并且水印信息直接叠加在逼近子图上会影响视觉效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种不仅具有较好的不可感知性及抗攻击性能强，而且计算全息 更灵活、成本低、适用范围广的应用计算机生成全息图的数字水印方法。 本专利技术包括以下步骤-1) 一个使用计算机生成全息图的步骤，将生成的全息图作为嵌入到载体图像的水印信息 序列；2) —个将全息图嵌入载体图像的步骤；3) —个水印检测算法的步骤判断一幅图像是否包含所述水印信息；4) 一个全息图的计算机再现步骤在计算机上清晰再现所提取水印的内容。 所述使用计算机生成全息图的方法包括以下步骤1) 读取用于生成全息图的数字图像I。 I先乘一个随机位相因子，即乘exp，起 平滑傅里叶谱作用，以降低全息图的动态范围；2) 对I进行离散二维快速傅里叶变换，得傅里叶谱及振幅和相位角f柳—c鹏+ m"，力 =/r"2 + d2 ,"鹏 *v L鹏 T "柳 ，P鹏二arctan(D腳/C鹏)； 或在满足菲涅耳近似条件，对I进行离散菲涅耳变换计算t/0t， /) = S Z"。 (/ ，") x exp(乙}3)由Burch方法可得到计算全息图的透过率 T(x,j) = 0.5{l + /(x，_y)cos}从而实现傅里叶变换或菲涅耳计算机生成全息图的制作。所述将全息图嵌入载体图像可采用水印嵌入算法，包括以下步骤1) 对宿主图像进行m级小波分解，得到逼近子图LL3;2) 对LL3进行DCT变换，然后进行zigzag排序，得到Y，以方便水印嵌入操作；3) 对计算机全息图水印进行DCT变换，并进行zigzag排序，得到w;4) 将变换后的水印信息嵌入到变换后的逼近子图，公式为5其中，lSk^mxn， mxn为水印图像的大小，a是嵌入强度，s是水印嵌入的起始位置。 所述水印检测算法包括以下步骤-1) 将含数字水印信息的图像和原载体图像进行m级小波分解，得到两个逼近子图U和V;2) 对U、 U先进行离散余弦变换，然后进行zigzag排序，得到W和Y;3) 计算数字水印的离散余弦系数，公式如下4) 对w(k)进行逆余弦变换，得到嵌入的计算机生成全息图(数字水印)。 所述全息图的计算机再现包括以下步骤-傅里叶变换计算机生成全息图用共轭参考光乘以提取得到的计算机生成全息图，然后计算所得到的结果的逆傅里叶变换，可得到清晰的再现像；或菲涅耳计算机生成全息图用共轭参考光乘以提取得到的计算机生成全息图，然后进行 距离为z的菲涅耳变换，可得到清晰的再现像。本专利技术包括计算机生成全息图、水印嵌入、水印检测和计算机生成全息图再现等步骤。生成部分是依据Burch编码方法，利用计算机生成含版权信息等内容的计算机生成全息图； 嵌入部分在小波域上实现，主要包含对载体图像进行DWT和DCT操作，并调制水印信息(计 算机生成全息图)嵌入载体图像；检测部分主要检测并得到水印信息；再现部分是对检测得 到的水印进行全息图的计算机再现。计算机生成全息图的特性和小波变换的应用，使本专利技术 具有很好的抗JPEG压縮、滤波、加性噪声和剪切等攻击的性能；并且，由于计算机生成全 息图具有更多的自由度(可作为密匙)，使本专利技术安全性更好，如对嵌入了菲涅耳计算机生成 全息图的水印图像，必须完全知道X (波长)、z (距离)等自由度才能正确将其提取和再现, 因此具有更好的安全性。同时，对逼近子图进行DCT变换，消去小波系数的强相关性，将水 印信息嵌入DCT的中频系数区域，这样使得水印带来的视觉影响很小。本专利技术的时间复杂度 较低，仅用软件即可实现全部过程，同时还具有检测方法简单可靠等特点。 附图说明图1为本专利技术实施例的傅里叶变换计算机生成全息图作为水印实例。(a)原图；(b)计算机 生成全息图；(c)再现像。图2为本专利技术实施例的3级小波分解示意图。图3为本专利技术实施例的数字水印嵌入、提取和再现过程实例。(a)载体图像；(b)含水印后的图像；(c)提取得到的水印；(d)再现像。 具体实施例方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。 一、嵌入数字水印过程1.基于Burch编码方法，用计算机快速生成傅里叶变换或菲涅耳计算机全息图作为数字 水印。(1) 傅里叶变换计算机全息图① 读取数字图像I。为降低全息图的动态范围，I先乘一个随机位相因子，即乘 exp，起平滑傅里叶谱作用，实质是模仿光学全息中在物体前放置毛玻璃产生漫射光 线的效应；② 对I进行离散二维快速傅里叶变换(2DFFT)，设变换结果为尸祝"=C +_/Dm (1) 式中，C皿为实部，D^为虚部。利用振幅和位相公式可得傅里叶谱的振幅和位相值 t = VC1 +《；P柳二犯ctanCD柳/C細) (2)③ 先对Amn进行归一化处理，设参考光为Rexp，并令R4，由Burch方法有 计算全息图的透过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用计算机生成全息图的数字水印方法，其特征在于包括以下步骤：　１）一个使用计算机生成全息图的步骤，将生成的全息图作为嵌入到载体图像的水印信息序列；　２）一个将全息图嵌入载体图像的步骤；　３）一个水印检测算法的步骤：判断 一幅图像是否包含所述水印信息；　４）一个全息图的计算机再现步骤：在计算机上清晰再现所提取水印的内容。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李建忠，张向苏，刘守，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]