数字水印的嵌入方法、提取方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了数字水印的嵌入方法、提取方法及装置，包括：嵌入水印时，根据分块规则将图像划分并组成第一矩阵，进行离散余弦变换得到第二矩阵，替换第二矩阵中的指定特征值得到第三矩阵，进行离散余弦逆变换得到第四矩阵，根据第四矩阵中的特征值相对于第一矩阵中的相应特征值的差值，确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，并根据确定结果修改图像。提取水印时，根据与嵌入水印时相同的分块规则将图像划分并组成第一矩阵，进行离散余弦变换得到第二矩阵，根据第二矩阵确定对图像嵌入水印时用于替换指定特征值的阈值，进而提取数字水印。根据该方案，提高了图像中数字水印信息的隐藏性和鲁棒性，以及提高了图像中提取数字水印信息的准确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字水印信息
，尤其涉及数字水印的嵌入方法、提取方法及其装置。
技术介绍
在全球信息数字化进程的推动下，二值图像作为信息流通的一种重要方式，广泛 的分布于各种应用环节。我们平时接触最多的图像、文字等一般都需要通过印刷到纸质媒 体上输出，如个人档案、学历证书、专利证件、商标、产品包装、护照等等。而随着信息技术 的发展和高质量图像输入输出设备的进步，数码相机、录像机、扫描仪和打印机等设备和功 能强大的软件，特别是高精度彩色喷墨、激光打印机和高精度扫描仪的普及，为人们的工作 和生活带来了许多便利，但同时也使各种二值图像的伪造及篡改变得非常容易。出于版权 保护、数据完整和数据隐写的考虑，对二值图像数字水印技术的研究提出了更为严峻的要 求。 由于二值图像本身的特殊性，g卩能够利用的图像信息仅由黑白两种像素点构成， 随意改变其中任何一种像素点都会造成比较明显的视觉影响，因此在二值图像中实施数字 水印技术存在一定的难度。目前，针对二值图像提出的数字水印技术中，主要有如下几种 现有技术一提出了一种基于像素游程的水印嵌入方法，主要用于传真文件的信息 隐藏，该方法的具体技术原理是通过修改游程边缘的像素点，即修改游程的长度，将游程 加1或减l，最终用游程的奇偶性来携带信息。该方法在游程较多时会出现较大的失真，很 容易引起视觉上的感知，产生明显的凹凸不平。并且。该方法嵌入的水印信息对打印、扫描 等抵抗能力很差，很容易由于打印、扫描之类的攻击而改变游程的奇偶性，对水印信息的提 取造成一定的困难，无法准确地检测出携带的水印信息。 现有技术二提出了一种调制行间距的数字水印嵌入方法，类似地也可以通过调制 字间距实现数字水印的嵌入，但是这种方法在提取数字水印信息时需要原始文档的参与， 即通过与原始文档的行间距或字间距进行对比，确定文档中行间距或字间距的变化，进而 根据确定结果提取水印信息，这种方法最大的缺点是在提取水印信息时需要原始文档参 与，无法实现盲检测。并且，在水印信息嵌入过程中，若对行间距或字间距改变较多，则容易 引起视觉上的感知，若对行间距或字间距改变较少，则不易检测出来。 现有技术三提出了一种基于文字特征的信息隐藏方法，该方法通过改变文字的局部特征以嵌入水印信息，例如，对文字中个别笔画进行上移、下移或伸縮等形成不同的变形字，并通过这些变形字携带水印信息。由于需要对文字之间的笔画连接关系做变形，因此容易引起视觉上的感知，并且该方法嵌入的水印信息对打印、扫描等抵抗能力较差，很容易由于打印、扫描之类的攻击而改变笔画的连接关系，因此无法准确地检测出变形字。 综上所述，现有二值图像的数字水印嵌入技术，容易引起视觉上的感知，对视觉效果影响明显，使通过对原始文档的修改或变形而携带的数字水印容易被发现，导致数字水印的隐藏性差；并且，基于上述现有技术嵌入的数字水印抵抗打印、扫描等攻击的能力差，5使得嵌入的数字水印的鲁棒性差，进而给提取数字水印信息带来困难。
技术实现思路
本专利技术提供一种数字水印的嵌入方法及其装置，以提高图像中数字水印信息的隐 藏性以及鲁棒性。 本专利技术提供一种数字水印的提取方法及其装置，以提高图像中提取数字水印信息 的准确度。 本专利技术实施例通过如下技术方案实现 本专利技术实施例提供了一种数字水印的嵌入方法，包括如下步骤 根据分块规则将图像划分为设定数目的图像块，统计每个图像块的特征值，并根据排列规则将统计出的特征值组成第一矩阵； 将所述第一矩阵进行离散余弦变换得到第二矩阵，并根据预先定义的与数字水印 对应的阈值替换所述第二矩阵中的指定特征值得到第三矩阵； 将所述第三矩阵进行离散余弦逆变换得到第四矩阵； 根据所述第四矩阵中的特征值相对于所述第一矩阵中的相应特征值的差值，确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，并根据确定结果修改所述图像。 本专利技术实施例还提供了一种数据水印的提取方法，包括如下步骤 根据与对图像嵌入数字水印时相同的分块规则将所述图像划分为设定数目的图像块，统计每个图像块的特征值，并根据与对所述图像嵌入数字水印时相同的排列规则将统计出的特征值组成第一矩阵； 将所述第一矩阵进行离散余弦变换得到第二矩阵，并根据所述第二矩阵中的特征 值确定对所述图像嵌入数字水印时用于替换指定特征值的阈值； 根据确定的所述阈值以及设定的待嵌入数字水印与阈值的对应关系，提取嵌入的 数字水印。本专利技术实施例还提供了一种数字水印的嵌入装置，包括 图像划分单元，用于根据分块规则将图像划分为设定数目的图像块； 特征值统计单元，用于统计图像划分单元划分得到的每个图像块的特征值； 矩阵处理单元，用于根据排列规则将特征值统计单元统计出的特征值组成第一矩阵，将所述第一矩阵进行离散余弦变换得到第二矩阵，根据预先定义的与数字水印对应的阈值替换所述第二矩阵中的指定特征值得到第三矩阵，并将所述第三矩阵进行离散余弦逆变换得到第四矩阵； 水印嵌入单元，用于根据矩阵处理单元得到的第四矩阵中的特征值相对于第一矩 阵中的相应特征值的差值，确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，并根据确定结 果修改所述图像。 本专利技术实施例还提供了一种数字水印的提取装置，包括 图像划分单元，用于根据与对图像嵌入数字水印时相同的分块规则将所述图像划 分为设定数目的图像块； 特征值统计单元，用于统计图像划分单元划分得到的每个图像块的特征值； 矩阵处理单元，用于根据与对所述图像嵌入数字水印时相同的排列规则将特征值统计单元统计出的特征值组成第一矩阵，将所述第一矩阵进行离散余弦变换得到第二矩 阵； 水印提取单元，用于根据矩阵处理单元得到的第二矩阵中的特征值确定对所述图像嵌入数字水印时用于替换指定特征值的阈值，并根据确定的所述阈值以及设定的待嵌入数字水印与阈值的对应关系，提取嵌入的数字水印。通过上述技术方案，本专利技术实施例能够产生如下有益效果 在对图像嵌入数字水印时，首先在空域上对该图像划分并组织成空域特征值矩阵 (即第一矩阵)，进一步进行离散余弦变换得到频域特征值矩阵(即第二矩阵)，修改该频域 特征值矩阵中的指定特征值后，进行离散余弦逆变换得到空域特征值矩阵(即第四矩阵)， 并根据经过上述变化的空域特征值矩阵中的特征值相对于变化前的空域特征值矩阵中的 相应特征值的差值，确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，并基于该确定结果修 改图像。该方案充分利用图像在空域和频域上的转换关系，将图像的空域特征和频域特征 相结合，使得嵌入的数字水印的视觉隐藏效果好，并且抵抗打印、扫描等攻击的鲁棒性高。 在对图像提取数字水印时，根据与对图像嵌入数字水印时相同的分块规则以及排 列规则，对图像划分并组织成空域特征值矩阵(即第一矩阵)，进一步进行离散余弦变换得 到频域特征值矩阵(即第二矩阵)，并根据该频域特征值矩阵中的特征值确定对图像嵌入 数字水印时用于替换指定特征值的阈值，从而根据确定出的阈值以及设定的待嵌入数字水 印与阈值的对应关系，提取嵌入的数字水印。该方案充分利用频域特征值矩阵相对稳定的 特征，根据频域特征值矩阵中的特征值提取嵌入的数字水印，准确度高。附图说明 图1为本专利技术实施例中对图像嵌入数字水印的方法流程图； 图2为本专利技术实施例中对图像进行分块的示意图一 ； 图3为本专利技术实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字水印的嵌入方法，其特征在于，包括：根据分块规则将图像划分为设定数目的图像块，统计每个图像块的特征值，并根据排列规则将统计出的特征值组成第一矩阵；将所述第一矩阵进行离散余弦变换得到第二矩阵，并根据预先定义的与数字水印对应的阈值替换所述第二矩阵中的指定特征值得到第三矩阵；将所述第三矩阵进行离散余弦逆变换得到第四矩阵；根据所述第四矩阵中的特征值相对于所述第一矩阵中的相应特征值的差值，确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，并根据确定结果修改所述图像。

【技术特征摘要】
一种数字水印的嵌入方法，其特征在于，包括根据分块规则将图像划分为设定数目的图像块，统计每个图像块的特征值，并根据排列规则将统计出的特征值组成第一矩阵；将所述第一矩阵进行离散余弦变换得到第二矩阵，并根据预先定义的与数字水印对应的阈值替换所述第二矩阵中的指定特征值得到第三矩阵；将所述第三矩阵进行离散余弦逆变换得到第四矩阵；根据所述第四矩阵中的特征值相对于所述第一矩阵中的相应特征值的差值，确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，并根据确定结果修改所述图像。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，统计图像块的特征值，包括 统计所述图像块包含的黑像素点数和所述图像包含的总像素点数，并将所述黑像素点数与所述总像素点数的比值确定为所述图像块的特征值。3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述差值为正数时，所述确定待修改的图 像块以及该图像块的修改方式，包括确定存在所述差值的特征值对应的图像块为待修改的图像块，并根据所述差值确定所 述图像块的修改方式为将与所述差值相应数目的白像素点翻转为黑像素点；当所述差值为负数时，所述确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，包括 确定存在所述差值的特征值对应的图像块为待修改的图像块，并根据所述差值确定所 述图像块的修改方式为将与所述差值相应数目的黑像素点翻转为白像素点。4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，统计图像块的特征值，包括 统计所述图像块包含的白像素点数和所述图像包含的总像素点数，并将所述白像素点数与所述总像素点数的比值确定为所述图像块的特征值。5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述差值为正数时，所述确定待修改的图 像块以及该图像块的修改方式，包括确定存在所述差值的特征值对应的图像块为待修改的图像块，并根据所述差值确定所 述图像块的修改方式为将与所述差值相应数目的黑像素点翻转为白像素点；当所述差值为负数时，所述确定待修改的图像块以及该图像块的修改方式，包括 确定存在所述差值的特征值对应的图像块为待修改的图像块，并根据所述差值确定所 述图像块的修改方式为将与所述差值相应数目的白像素点翻转为黑像素点。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排列规则包括所述图像块在所述图像中的位置与所述图像块的特征值在所述第一矩阵中的位置之 间的对应关系。7. —种数字水印的提取方法，其特征在于，包括根据与对图像嵌入数字水印时相同的分块规则将所述图像划分为设定数目的图像块， 统计每个图像块的特征值，并根据与对所述图像嵌入数字水印时相同的排列规则将统计出 的特征值组成第一矩阵；将所述第一矩阵进行离散余弦变换得到第二矩阵，并根据所述第二矩阵中的特征值确 定对所述图像嵌入数字水印时用于替换指定特征值的阈值；根据确定的所述阈值以及设定的待嵌入数字水印与阈值的对应关系，提取嵌入的数字 水印。8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，统计图像块的特征值，包括 统计所述图像块包含的黑像素点数和所述图像包含的总像素点数，并将所述黑像素点数与所述总像素点数的比值确定为所述图像块的特征值；或者，统计所述图像块包含的白像素点数和所述图像包含的总像素点数，并将所述白 像素点数与所述总像素点数的比值确定为所述图像块的特征值。9. 一种数字水印的嵌入装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：和斌，康凯，吴於茜，于权，
申请(专利权)人：北京大学，北大方正集团有限公司，北京方正电子政务信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]