基于局部视觉关注的数字图像水印方法技术

本发明专利技术涉及多媒体信息安全中信息隐藏与数字水印技术领域，包括椭圆局部特征区域的自适应划分和基于局部视觉关注的数字图像水印的嵌入与提取。本发明专利技术结合图像局部区域自身特征，首先利用性能稳定的ＳＩＦＴ算子提取图像特征点，并通过基于最小生成树聚类算法的选择策略获得一组稳定且彼此独立的椭圆仿射协变特征区域，然后基于局部特征区域，利用椭圆归一化得到具有缩放和旋转不变性的圆形区域．将圆形区域进行ＤＦＴ变换，最后将水印嵌入变换后中频区域中。该方法在检测数字水印时，不需要原始载体。仿真实验结果表明，该数字图像水印算法能够有效的抵抗含水印图像所受到的去同步攻击，同时对于常规攻击也有很好的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术所述的，属于多媒体信息安全中 信息隐藏与数字水印
，具体涉及一种鲁棒性图像水印新方法。
技术介绍
目前加速发展的网络和多媒体数据的数字化极大地提高了信息表达的效率和准 确性，随着因特网的日益普及，多媒体信息的交流已经达到前所未有的深度和广度。然 而，随之出现的问题也愈加严重，不仅使数字产品安全质量得到质疑，而且严重损害了 数字媒体原创者的版权和经济利益，对社会产生不良影响。因此，鲁棒的数字水印技术 显得尤为重要。目前提出的水印算法一般能较好的抵抗图像常规处理，如低通滤波， JPEG压缩等；尽管如此，大多数算法仍无法很好的抵抗几何攻击，如旋转，缩放，平移 等。几何攻击破坏了载体和水印之间的同步性，虽然载体中仍然含有水印，但是由此产 生的同步误差使得检测器无法正确提取水印。因此，研究抵抗几何攻击的图像水印算法 是一项极具挑战性的课题。截止到目前，人们主要采用三种措施设计抗几何攻击图像水印方案，分别为构 造几何不变量、隐藏模版或可识别结构、利用原始数据重要特征等。其中，前两种方案 可以抵抗常规的信号处理和全局仿射变换，却无法有效抵抗局部失真、随机剪切、几何 变换组合等较复杂攻击。第三类基于图像内容特征的方法，其基本思想是，利用图像中 相对稳定的特征点标识水印嵌入位置，并在与每个特征点相对应的局部特征区域内独立 地嵌入数字水印，同时利用特征点来定位和检测数字水印，从而有效抵抗去同步攻击。 尽管如此，这类方法普遍存在局部特征区域不具有协变性，或区域虽具有协变性，但由 于算子本身的不稳定性，所以对纵横比改变、剪切等几何攻击仍缺乏鲁棒性。针对上 述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的基于局部视觉关注的数字图像水印方 法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本专利技术的目的是研究设计一种新型的基于 局部视觉关注的数字图像水印方法，从而解决目前数字图像水印方法普遍存在局部特征 区域不具有协变性，或区域虽具有协变性，由于算子本身的不稳定性，所以对纵横比改 变、剪切等几何攻击仍缺乏鲁棒性等问题。本专利技术所述的基于局部视觉关注的数字图像 水印方法，主要包括如下两个方面椭圆局部特征区域的自适应划分和基于局部视觉关 注的数字图像水印的嵌入与提取。本专利技术所述的椭圆局部特征区域的自适应划分步骤如下第一步、椭圆中心位置的确定利用最小生成树(MST)聚类算法对特征点进行分类，将满足距离约束条件的特 征点归为一类，对于同一类特征点，选择特征强度较大的特征点.以这些特征点的位置确定出椭圆形局部特征区域的中心，记为Ot(x，y)。第二步、椭圆长短半轴的求取将第一步中确定的特征点Ot(X，y)所对应的特征尺度作为已知条件构造多项 式，从而求得椭圆长短半轴，具体确定方法如下权利要求1.一种，其特征在于主要包括如下两个方 面椭圆局部特征区域的自适应划分和基于局部视觉关注的数字图像水印的嵌入与提 取。2.根据权利要求是1所述的，其特征在于所述 的椭圆局部特征区域的自适应划分步骤如下第一步、椭圆中心位置的确定利用最小生成树(MST)聚类算法对特征点进行分类，将满足距离约束条件的特征点 归为一类，对于同一类特征点，选择特征强度较大的特征点；以这些特征点的位置确定 出椭圆形局部特征区域的中心，记为Ot(x，y)； 第二步、椭圆长短半轴的求取将第一步中确定的特征点Ot(X，y)所对应的特征尺度作为已知条件构造多项式，从 而求得椭圆长短半轴，具体确定方法如下3.根据权利要求是1所述的，其特征在于所述 的基于局部视觉关注的数字图像水印的嵌入与提取步骤如下采用冗余嵌入策略，即将同一数字水印重复地嵌入到所有的局部特征区域内，数字 图像水印的嵌入过程步骤如下第一步、由密钥Key产生一个大小为L的双极性序列W = {wI i = 1，Λ，L}并 作为数字水印；第二步、利用SIFT算子从原始载体中提取图像特征点，以得到图像特征点集P = i = 1，A , η}；第三步、以图像特征点为中心，从载体中自适应地划分出一系列椭圆局部特征区域 O = {ok, k = 1, A , m}；第四步、对每个椭圆局部特征区域O=丨ok，k=l，A, m丨进行归一化，以方便嵌 入与提取，实现水印的鲁棒性，记为O' ={od，d=l，A, m}；第五步、对每一个od e O'做“补O”操作，以得到一系列矩形子块T = {td，d = 1，Λ，m}；对每一个td e T做中心化DFT变换(变换原点为子图像中心)； 第六步、将数字水印嵌入到DFT域中；第七步、通过IDFT变换将嵌有数字水印的矩形子块恢复到空间域，得到 <，再经 “去O”操作后得到ο!;最后以ο!替换od;第八步、将所得每一个嵌入水印的局部圆形区域Od反归一化，得到含水印椭圆形局 部特征区域ο。；当所有的局部特征区域0。替换相应的ok，即得到所需的含水印图像，完 成了水印的嵌入；数字图像水印的提取步骤如下第一步、使用与嵌入过程相同的密钥Key产生原始水印序列W = {wI i = 1，Λ，L};第二步、利用SIFT算子从待检测图像中提取图像特征点，得到特征点集P = {pt J = Ι,Λ ’《};第三步、以图像特征点为中心，从待检测图像中自适应地划分出一系列椭圆局部特 征区域δ =私彳=1,Λ ,m};第四步、对每个椭圆局部特征区域δ = {民> =1,Λ，m}进行归一化；以方便嵌入与提 取，实现水印的鲁棒性；记为沙=第五步、对每一个做“补O”操作，以得到一系列矩形子块尹=応> =1,八，《}; 再对每一个ζ e f做中心化DFT变换；第六步、由DFT性质知，图像经历常规攻击或几何变换后，其频域上的嵌入区域大 小基本保持不变；可以根据最初若干点的相对位置关系在环形区域比，rj内选择一个与 嵌入时大小位置相同的扇形区，并在其中按半径从小到大的顺序重新选择L个点伐J1 )； 对于每一个同心圆C (r.)，按如下规则提取水印全文摘要本专利技术涉及多媒体信息安全中信息隐藏与数字水印
，包括椭圆局部特征区域的自适应划分和基于局部视觉关注的数字图像水印的嵌入与提取。本专利技术结合图像局部区域自身特征，首先利用性能稳定的SIFT算子提取图像特征点，并通过基于最小生成树聚类算法的选择策略获得一组稳定且彼此独立的椭圆仿射协变特征区域，然后基于局部特征区域，利用椭圆归一化得到具有缩放和旋转不变性的圆形区域.将圆形区域进行DFT变换，最后将水印嵌入变换后中频区域中。该方法在检测数字水印时，不需要原始载体。仿真实验结果表明，该数字图像水印算法能够有效的抵抗含水印图像所受到的去同步攻击，同时对于常规攻击也有很好的鲁棒性。文档编号G06T1/00GK102024248SQ20101056626公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日专利技术者王向阳, 陈利利 申请人:辽宁师范大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于局部视觉关注的数字图像水印方法，其特征在于主要包括如下两个方面：椭圆局部特征区域的自适应划分和基于局部视觉关注的数字图像水印的嵌入与提取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王向阳，陈利利，
申请(专利权)人：辽宁师范大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]