[发明专利]一种鲁棒性的图像双水印方法

说明书

技术领域

本发明属于图像信息处理领域，涉及数字图像双水印方法，可用于对数字多媒 体产品的版权保护。

背景技术

图像数字水印在多媒体版权保护与信息完整性认证方面起着重要作用，是信 息安全领域研究的热点，水印透明性和鲁棒性是两个关键的技术特性，是矛盾的 双方，相互制约，如何在满足透明性要求前提下，最大限度嵌入水印，提高鲁棒 性特征成为水印方法研究的难点。

目前基于经验模态分解的图像水印方法很少见，基于HVS的水印方法有：

[1]Autrusseau F，Le Callet P，Ninassi A.A Study of Content based Watermarking Using an Advanced HVS Model.Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing.，2007，28(10)：485-488.利用HVS特性对傅里叶系数进行知觉感知能力的 划分，以确定水印嵌入位置，嵌入过程没有结合人眼的视觉纹理特性。

[2]兰红星，陈松乔，胡爱娜，李陶深，基于小波域的第二代数字水印算法的 研究，电子学报，2007，9(9)：1799-1803.在小波域的低频系数特征向量上嵌入水印， 通过纹理特性控制水印嵌入强度，其中纹理强弱通过小波块内大系数多少确定， 简单，准确性有待提高。

[3]Zolghadrasli A，Rezazadeh S.Evaluation of Spread Spectrum Watermarking Schemes in the Wavelet Domain Using HVS Characteristics.Signal Processing and Its Applications，IEEE Symposium，2007，15(2)：1-4.根据HVS特性计算嵌入水印小波 系数的权重因子，以控制水印嵌入强度和位置。水印与图像内容无关，攻击者往 往在不破坏图像质量的情况下移除水印，方法的安全性和鲁棒性有待提高。

分析表明，上述方法存在一定的局限性。

发明内容

本发明目的是针对上述已有技术的不足，提出了一种鲁棒性的图像双水印方 法，以实现对数字产品版权的可靠保护。

实现本发明目的的技术关键是由两个独立的水印构成双水印，这两个水印分 别是基于EMD的图像强纹理区Contourlet域水印和基于图像边缘特征的零水印。 在水印嵌入时，利用EMD分解得到原始图像的强纹理区，并在相应的Contourlet 域上选择能量最大的方向子带嵌入二值水印；利用抗噪型多尺度形态学边缘检测 算子提取原始图像的边缘特征，构造零水印。具体方案如下：

一、水印嵌入过程

1)利用抗噪型多尺度形态学边缘检测算子提取原始宿主图像I的边缘特征， 构造得到零水印，并将其作为第四密钥Key4保存，用于比较原始宿主图像是否受 到攻击；

2)对原始宿主图像I进行一维行EMD和列EMD分解，得到细节特征图像块 D_total(i，j)，并对该细节特征图像块D_total(i，j)进行阈值处理，得到图像的强纹理区；

3)计算细节特征图像块D_total(i，j)的归一化方差，得到水印嵌入强度的控制因子 α，并将该控制因子作为第二密钥Key2保存；

4)对原始宿主图像I进行4层Contourlet分解，得到一个低频逼近子带、3 个频段的中频子带和1个最高频子带，取出3个中频子带每一频段中能量最大的 方向子带作为二值水印的嵌入子带，并将选择结果作为第三密钥Key3保存；

5)根据原始宿主图像强纹理块位置，提取出相对应的3个中频段能量最大的 方向子带中的Contourlet系数，作为二值水印的嵌入位置；

6)将原始的二值水印图像W进行2层Contourlet分解，得到1个低频逼近子 带和2个中高频子带，按从低到高的顺序将代表水印图像的Contourlet系数分层嵌 入到宿主图像Contourlet分解的3个中频子带系数中；

7)对嵌入二值水印后的图像进行Contourlet重构，得到合成图像I′，完成二 值水印的嵌入。

二、水印提取过程