[发明专利]数字水印嵌入和检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及信息安全领域，特别是涉及一种基于相息图和小波变换的数字水印嵌入和检测方法及装置。

背景技术

Internet技术的发展和普及使数字音像制品(图像、声音信号等)以及其它电子出版物的传播变的越来越便捷。但随之而来的侵权盗版活动也日益猖獗。如何进行数字媒体知识产权保护，已经越来越受到人们的高度重视。虽然加密技术早已广泛用于防止数字内容的非法访问，但加密之后的数据只能被授权人阅读，这在一定程度上限定了被保护作品的传播应用，且一旦被解密，就完全置于解密人的控制之下，原创作者没有办法追踪作品的复制和二次传播。而数字水印作为一种解决数字产品版权问题的有效手段，在信息安全领域里得到快速的发展。它通过在原始数据中嵌入秘密信息一水印来证实多媒体数据的所有权，并可以在不破坏原始数据使用价值或商业价值的操作下存活下来。

用于版权保护的图像数字水印技术应具备以下基本属性：隐蔽性和鲁棒性。隐蔽性要求水印在视觉上不可感知，鲁棒性要求含水印图像在经过一些图像处理后依然能够完好提取或检测。目前针对图像数字水印的嵌入方法研究可分为两类：空间域水印算法和变换域水印算法，不同水印方案在隐蔽性和鲁棒性方面各有优劣，较难选择一种方案使水印系统完全满足实际应用的要求。

大多数空间域数字水印算法可以提供简洁有效的水印嵌入方式，但往往缺乏对普通图像处理操作的鲁棒性。变换域水印算法的提出使得水印技术实现了一步较大的飞跃，现有一般的基于DCT、DFT及DWT等变换的数字水印方案对于压缩、滤波等攻击都具有较好的鲁棒性，但针对裁剪攻击的鲁棒性仍需进一步提高。

近十几年来，光学全息图像本身凭借不可撕毁的特性，在数字水印方案中得到了广泛关注，并有效解决现有一般数字水印技术中不能很好抵抗裁剪攻击的问题。2002年，Takai和Mifune最早提出全息数字水印技术，并证实了全息技术在数字水印方案中的引入，给系统带来了很好的抵抗裁剪攻击的能力，但由于本水印方案采用空域直接嵌入，而不能抵抗压缩以及低通滤波等攻击。2003年，Chang等提出了改进算法，将计算全息图嵌入到载体图像的离散余弦变换域，使水印系统具有较好的隐蔽性和鲁棒性。但是，基于全息图技术的一般数字水印方案中，解密图像都会伴有共轭像的干扰，这会大大降低水印嵌入的容量和水印的提取质量。

发明内容

本发明的主要要解决的技术问题就是针对现有技术的不足，提供基于相息图和小波变换的数字水印方法及装置，其隐蔽性好，鲁棒性高，特别是针对有损压缩、剪切、缩放、添加噪声等图像处理方式，具有使用灵活性高和适应性强的优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种数字水印嵌入方法，包括以下步骤：

A1、变换水印图像以产生相息图；

B1、对数字载体图像进行小波变换；

C1、将相息图加权后，与数字载体图像小波变换所得的小波低频系数合成；

D1、对合成后的小波低频系数进行小波逆变换生成含水印的图像。

优选地，所述步骤A1中，采用迭代位相复原算法变换水印图像，所述步骤B1中，对数字载体图像进行二维小波分解变换，获得三层小波低频系数，所述步骤C1中，将相息图乘以权重因子后嵌入到三层小波低频系数中，所述步骤D1中，对嵌入隐藏信息后的三层小波低频系数进行二维小波逆变换得到含水印的图像。

一种数字水印检测方法，包括以下步骤：

A2、对数字载体图像和含水印的图像进行小波变换；

B2、将含水印的图像小波变换所得的小波低频系数与数字载体图像小波变换所得的小波低频系数相减并去除加权，提取相息图；

C2、将相息图进行傅立叶逆变换并取振幅得到水印图像。

优选地，所述步骤A2中，对含水印的图像和数字载体图像进行三层小波分解变换，获得含水印的图像的三层小波低频系数和数字载体图像的三层小波低频系数，所述步骤B2中，将含水印的图像的三层小波低频系数与数字载体图像的三层小波低频系数相减并除以权重因子得到相息图。

一种数字水印嵌入装置，包括：

相息图产生单元，用于变换水印图像以产生相息图；

小波变换单元，用于对数字载体图像进行小波变换；

加权合成单元，用于将相息图加权再与数字载体图像小波变换所得的小波低频系数合成；和

小波逆变换单元，用于对合成后的小波低频系数进行小波逆变换以生成含水印的图像。

一种数字水印检测装置，包括：

小波变换单元，用于对数字载体图像和含水印的图像进行小波变换；