【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及数字水印，尤其涉及一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法。
技术介绍
1、随着所有权保护和身份验证需求的不断增长，数字水印越来越受到人们的关注和采用。与此同时，互联网和多媒体处理技术的飞速发展，为用户处理、复制、交换多媒体数据提供了极大的便利，这给数字水印技术带来了巨大的挑战。一个有效的水印方案应该对各种攻击具有很强的鲁棒性，包括常见的图像处理和几何扭曲等，常见的图像处理包括jpeg压缩、噪声添加、滤波等；几何扭曲包括缩放、裁剪和旋转。通常，几何扭曲可能会破坏水印编码器和解码器之间的同步。在这种情况下，即使水印仍然存在，解码器也无法提取水印。考虑到几何失真对水印性能的影响，人们提出了许多抗几何失真的水印方案。水印嵌入大致可分为几类：穷举搜索提取水印信息、基于特征的数字水印，基于几何不变域的数字水印算法，和基于模板水印的数字水印算法。
2、现有水印技术存在的缺点在于：(1)基于穷举搜索的方法通常在解码过程中执行，但它们计算量大，误判概率高；(2)基于特征提取方法嵌入水印，即使用图像中的显著特征作为嵌入和提取水印的参考点。通常，基于特征的水印方案在很大程度上取决于特征检测器的鲁棒性，因此具有高鲁棒性和稳定性的特征检测器至关重要。虽然已经开发了很多特征检测器，但很少有特征检测器能够同时处理常见的图像处理技术和几何攻击，并且适合于水印场景；(3)现有的基于模板水印的数字水印中模板水印并没有包含任何鲁棒水印信息，它只是用来度量图像的所经历几何变换，定义若干个能够反映图像特征的模板点，这些模板点在经历几何
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，克服现有技术存在的技术缺陷，解决基于几何不变域的数字水印算法对裁减攻击抵抗力不足的问题，提出一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法，本算法对各类几何攻击(裁剪、缩放、翻转以及旋转等)和常见的图像处理操作均有很高的鲁棒性。
2、一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法，该方法包括数字水印嵌入过程以及数字水印提取过程；
3、数字水印嵌入过程包括：
4、s1：输入原始图像并将原始图像从rgb空间转换到ycbcr空间；
5、s2：对图像的y通道进行分块，根据最小复杂度的块的中心和y通道图像的中心提取两个正方形区域；
6、s3：分别计算两个正方形区域的zernike矩并进行筛选，将版权信息水印w嵌入到筛选后的zernike矩中，生成y1通道；
7、s4：提取原始图像的cb通道，基于dwt-dct变换嵌入模板水印t，生成cb1通道；
8、s5：将y1，cb1以及原始图像的cr通道合成并转换为rgb模式生成水印图像iw；
9、数字水印提取过程包括：
10、步骤1：输入水印图像并将水印图像从rgb空间转换到ycbcr空间；
11、步骤2：对图像的y通道进行分块，根据最小复杂度的块的中心和y通道图像的中心提取两个正方形区域；
12、步骤3：分别计算两个正方形区域的zernike矩并提取版权信息水印w；
13、步骤4：对提取的版权信息水印w进行验证，若验证失败，则提取模板水印t，计算模板水印t和提取区域的相似度，重新定位提取的两个正方形区域并进行再次验证。
14、进一步地，将图像从rgb空间转换到ycbcr空间具体包括：输入原始图像i(m，n)，m是矩阵的行，n为矩阵的列，将i的颜色空间从rgb转换为ycbcr，将y，cb，cr三个通道输出，其大小均为(m，n)。
15、进一步地，所述数字水印嵌入过程的s2和数字水印提取过程的步骤2过程一致，具体包括如下步骤：
16、选取第一正方形区域z1；具体过程如下：
17、首先将原始图像i的y通道分为大小相同的四个互不重叠的块，每个块的大小均为之后分别计算四个块的复杂度，选择有最小复杂度的块的中心作为z1的中心，z1的边长为其中min(m，n)指m和n中最小的数；得到正方形区域z1；
18、选取第二正方形区域z2：具体过程如下：
19、提取y通道图像的中心为z2的中心，z2的边长是预先设定的值且在嵌入和提取过程中均保持不变；得到正方形区域z2。
20、进一步地，所述计算复杂度的具体步骤包括：
21、首先计算像素p(x，y)的复杂度c(x，y)，计算公式为：
22、
23、其中，p(x，y)是位于(x，y)处像素的值，d是一个3×3的矩阵，
24、
25、计算好位于(x，y)像素的复杂度后，计算围绕(x，y)像素的区域对比度lc(x，y)，计算方式如下：
26、
27、对于每个βk，k＝1，2，3，4，复杂度计算如下：
28、
29、进一步地，所述数字水印嵌入过程的s3具体包括如下步骤：
30、分别计算z1和z2的zernike矩a＝1，2，筛选出重复度为4的zernike矩并删除，之后挑选出与水印信息的长度相同数量的zernike矩进行归一化，将版权信息水印w量化嵌入到z1和z2的zernike矩中，生成y1通道。
31、进一步地，所述数字水印嵌入过程的s4具体包括如下步骤：
32、生成模板水印t，t是一串256-bit的随机生成的二进制序列；针对原始图像的cb通道进行一级dwt变换，得到ll子带；针对ll子带进行分块，分块大小为8×8；对每个8×8子块进行dct变换，得到变换系数矩阵c；计算变换系数矩阵中的一对固定系数的差值diff＝c(x1，y1)-c(x2，y2)；根据量化步长设定量化区间，根据diff的大小判断diff所在的区间对应的信息与嵌入模版水印的比特信息是否相符，实现对模版水印的嵌入；
33、若相符，计算该区间中值与diff的差值diffm，如果diffm＞0，则将c(x1，y1)加上diffm/2，c(x2，y2)减去diffm/2；如果diffm<0，则将c(x1，y1)减去diffm/2，c(x1，y1)加上diffm/2；
34、若不相符，对c(x1，y1)和c(x2，y2)进行调整，使得调整之后的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，该方法包括数字水印嵌入过程以及数字水印提取过程；
2.根据权利要求1所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，将图像从RGB空间转换到YcbCr空间具体包括：输入原始图像I(M,N)，M是矩阵的行，N为矩阵的列，将I的颜色空间从RGB转换为YCbCr，将Y,Cb,Cr三个通道输出，其大小均为(M,N)。
3.根据权利要求2所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水印嵌入过程的S2和数字水印提取过程的步骤2过程一致，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述计算复杂度的具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水印嵌入过程的S3具体包括如下步骤：
6.根据权利要求1所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水印嵌入过程的S4具体包
7.根据权利要求1所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水印提取过程中步骤3具体包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水印提取过程中步骤4具体包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水印提取过程中步骤4中提取模板水印T，计算模板水印T和提取区域的相似度，重新定位Z1和Z2的具体过程为：
10.根据权利要求9所述的一种基于Zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，计算Z2的中心(fx，fy)的公式如下，其中
...【技术特征摘要】
1.一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，该方法包括数字水印嵌入过程以及数字水印提取过程；
2.根据权利要求1所述的一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，将图像从rgb空间转换到ycbcr空间具体包括：输入原始图像i(m,n)，m是矩阵的行，n为矩阵的列，将i的颜色空间从rgb转换为ycbcr，将y,cb,cr三个通道输出，其大小均为(m,n)。
3.根据权利要求2所述的一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水印嵌入过程的s2和数字水印提取过程的步骤2过程一致，具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述计算复杂度的具体步骤包括：
5.根据权利要求1所述的一种基于zernike矩和模板水印的数字水印算法，其特征在于，所述数字水...
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