用于证件防伪的彩色图像数字水印实现方法技术

本发明专利技术涉及一种用于证件防伪的彩色图像数字水印实现方法，属防伪及信息安全技术领域，采取的技术方案是：一、将彩色图像的ＲＧＢ颜色空间转换到Ｌ＊ａ＊ｂ＊颜色空间；二、将可读水印信息编码并调制生成有色噪声水印模式；三、用一个关于梯度模的增函数作为视觉控制因子；四、在Ｌ＊ａ＊ｂ＊颜色空间的Ｌ＊亮度分量中嵌入水印；五、提取水印前对水印图像作预测滤波预处理，然后采用归一化相关的方法提取水印；六、将提取的水印比特位译码至可读水印信息。本发明专利技术提高了水印信号的正确提取率。本方案具有很强的抗打印扫描攻击的鲁棒性，可广泛用于各种证件的防伪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种防伪及信息安全
，是一种可以在彩色图像中嵌入几百比 特水印信息并且抵抗打印扫描攻击的可用于证件防伪的彩色图像数字水印技术。
技术介绍
通过查阅相关资料和有关专利，主要引证下列专利国名专利公开号授权公告日期1.中国CN13224702007.06. 202.中国CN1005593962009.11. 113.中国CN19604282009.01. 144.中国CN1005112772009.07. 08打印扫描问题是数字水印未来应用中的一个至关重要的问题。如果这个问题解决 了，纸制媒体包括书、报纸、杂志等都可以利用数字水印进行版权保护。另外，票据和证件等 可以用数字水印进行真伪鉴别。利用数字水印技术进行证件真伪鉴别是数字水印研究中的 一个热点。数字水印证件防伪系统由两部分组成一是证件的制作部分，如图6所示。在这 一过程中，数码照相机或扫描仪将模拟形式图像转换为数字图像，再将反映特定人的全部 或部分独有信息采用一定的水印算法，在某个密钥的控制下嵌入到该数码图照片中，然后 打印输出制成证件。二是证件鉴别部分，如图7所示。用扫描仪输入整个证件图像，对照片 部分先进行预处理，如确定基准点、旋转矫正、去噪等，然后再在相同的密钥控制下提取水 印以确定证件的真伪。裘正定等的专利《一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法》，中国专利，专 利号为CN1322470，此专利技术涉及一种抗数模模数变换过程的数字水印防伪方法，包括以下步 骤a)水印嵌入过程，采用二值数字水印算法，在选定的保护对象特定区域嵌入一种包含 特殊信息的二值数字水印；b)水印提取判决过程其特征在于选定的特定区域包括前景图 像和背景图像，对选定的特定区域前景图像边缘进行加晕处理，对前景图像进行块划分， 并在水印嵌入前对前景图像设置反映前景图像几何特征的同步信号，定义两种不同的图像 块模式代表水印信息，进行水印嵌入，在水印提取判决时用图像块像素值方差对图像块像 素的分布进行描述，根据一个确定的阈值和图像块像素值方差相比较提取水印。康显桂等的专利《一种可抗打印扫描和几何变换的多比特数字水印方法》，中国专 利，专利号为CN100559396，此专利技术公开一种可抗打印扫描和几何变换的多比特数字水印方 法。本专利技术在图像的离散傅立叶幅度系数中嵌入水印，每个水印比特嵌入哪些傅立叶幅度 系数中根据傅立叶幅度系数的离散对数极坐标确定，当图像遭受缩放旋转等几何变换或者 打印扫描时，会使水印检测提取失步；由于图像的缩放和旋转分别对应于傅立叶对数极坐 标域的径向和角度方向上的平移，检测提取水印时，根据原始模板与嵌入的模板间相关来 重同步信息水印，再提取有意义水印信息比特串，由于在水印嵌入和检测过程中不需要对 图像或者其傅立叶幅度系数进行图像内插运算，因而不会引入插值失真并节省了时间，另外攻击者无法去除嵌入的模板，本专利技术可应用于数字图像、视频的版权保护，文件和证件防 伪，以及视频广播监控等。王树勋等的专利《抗打印扫描大容量有意义数字水印实现方法》，中国专利，专利 号为CN1960428，本专利技术的有益效果主要体现在以下几个方面可以嵌入二值图像等有意 义的大容量的水印信息，增强了水印信息的可识别性。具有很强的抗打印扫描攻击的鲁棒 性，可广泛用于各种证件及印刷品的防伪。利用基于Hausdorff距离的几何校正过程，可以 有效的校正水印信号在打印扫描过程所受到的各种几何攻击，如旋转、缩放、平移等。算法 设计简单，校正时间短，有利于满足实际应用的需求。亓文法等的专利《一种用于数字图像的数字水印方法及装置》，中国专利，专利号 为CN100511277，此专利技术公开了一种用于数字图像的数字水印嵌入、提取方法及装置，嵌入 时包括按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数；根据各子 区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出需要翻转的像素 第一个数；按第一个数翻转每个子区域内的像素点。提取时按第一规则将数字图像分成若 干子区域；根据子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。本发 明可以更好地抵抗打印、扫描和复印过程中的不确定因素攻击，尤其对于打印、复印、扫描 等图像复制过程中的分辨率不匹配问题，以及由于不同程度的缩放因素导致的图像偏差， 具有很好地适应性和鲁棒性。采用数字水印技术进行证件防伪存在的主要问题是(1)证件制作过程中的打印以及真伪鉴别过程中的扫描对数字水印造成了极大的 攻击，主要包括几何攻击和半色调攻击。另外，证件在使用过程中的磨损也对水印造成了一 定的攻击。这些攻击导致水印信息提取的困难，也正是这一点限制了利用数字水印技术进 行证件防伪的广泛应用。(2)需要有较大的嵌入容量，而嵌入容量与水印的鲁棒性又是一对矛盾，如何在满 足嵌入容量的条件下又有足够的鲁棒性是证件防伪应用中的数字水印技术要解决的一个 重要问题。(3)水印的检测时间不能太长，证件真伪鉴别通常需要现场实时进行，所以水印算 法应该简单，运行时间短。
技术实现思路
本专利技术提供一种，用有色噪声水印模 式抵抗中轻度的几何失真以及局部的、小的非线性几何变形；关于梯度模的增函数g(|v |) 用于嵌入端，作为视觉控制因子提高水印嵌入强度；在提取端，用预测滤波器对水印图像进 行归一化相关检测前作预处理，滤除载体信号能量以及使残余的载体信号更趋近于高斯分 布，提高水印信号的正确提取率。本专利技术采取的技术方案是一、将彩色图像的RGB颜色空间转换到LW颜色空间，LW颜色空间是一种独 立于设备的彩色模型，它是基于人类色感的三度色彩空间，根据一种色彩不能同时是绿色 和红色，也不能同时是蓝和黄色的理论，用单一明暗度描述红/绿色和黄/蓝属性，其色彩 空间要比RGB模式的色彩空间大，且是用亮度和色差来描述色彩分量，因此它是目前唯一既能直观感觉，又能用于参数描述的色彩空间，可以客观准确地描述、传递、管理与复制色 彩；在色彩管理中作为标准颜色转换空间，可以实现不同设备颜色空间的转换，还可确保彩 色图像在不同设备上传递和输出时颜色尽可能少丢失。由于LW可以保证在进行色彩模 式转换时，CMYK范围内的色彩没有损失，有利于彩色图像的抗打印扫描算法的实现，减小由 于颜色空间转换对水印信号的攻击；把原始图像从RGB颜色空间转换到LW颜色空间包 含两个过程从RGB色彩模型到XYZ色彩空间的转换和从XYZ色彩空间到LW色彩空间 的转换；二、生成有色噪声水印模式信号，首先将可读水印证件号码，文字标识，图标，编 码为二进制水印信号，将水印信号经纠错编码并随机交织后的单极性二转换成双极性序 列，然后采用码分复用CDMA调制的方法生成水印信号，用于CDMA扩频调制扩频码采用非高 斯分布的扩频码，得到可抗几何攻击的有色噪声水印模式信号；三、嵌入水印信息，为了提高水印的抗攻击能力，采用在L*亮度分量中以加法规则 嵌入水印；多媒体内容通常表现出很强的空间或时间相关性，对于图像，相邻像素的亮度一 般相差不多，任何一幅图像中的像素值都可以合理地从它们的相邻像素值来预测，即使受 到一定几何攻击后仍然可以预测出来。因此，我们选择在彩色图像LW颜色空间的L*亮 度分量完成水印的嵌入与提取，与变换域相比具有更强的抗几何攻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于证件防伪的彩色图像数字水印实现方法，其特征在于包括下列步骤：一、将彩色图像的ＲＧＢ颜色空间转换到独立于设备的Ｌ↑［＊］ａ↑［＊］ｂ↑［＊］颜色空间，为了提高水印的抗攻击能力，利用图像相邻像素的亮度具有强相关性的特点，选择在Ｌ↑［＊］亮度分量中嵌入水印；二、生成有色噪声水印模式信号，首先将可读水印编码为二进制水印信号，将水印信号经纠错编码并随机交织后的单极性二转换成双极性序列，然后采用码分复用ＣＤＭＡ调制的方法生成水印信号，用于ＣＤＭＡ扩频调制扩频码采用非高斯分布的扩频码，得到有色噪声水印模式信号；三、用关于梯度模的增函数ｇ（｜▽ｕ｜）作为视觉控制因子，梯度模｜▽ｕ｜的大小可用来判断边缘，｜▽ｕ｜大的地方为边缘，｜▽ｕ｜小的地方为平坦区域，很好地描述图像的局部特性，与人类视觉系统的感觉特性相吻合；四、在Ｌ↑［＊］亮度分量中采用加法规则嵌入水印，利用了多媒体内容本身的空间相关性，与变换域相比具有更强的抗几何攻击性能；五、水印的提取，用归一化相关的方法检测水印，相关检测前用预测滤波器对其进行预处理，目的是滤除载体信号能量以及使残余的载体信号更趋近于高斯分布，得到水印信号的估计值，对预处理后的信号进行归一化相关检测；六、水印信息译码，将提取的水印比特位经纠错解码并译码为可读水印信息。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：年桂君，葛云露，王丹，唐笑年，车晓镭，王乃丹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]