[发明专利]一种在图片中嵌入和提取数字水印的方法

说明书

技术领域

本发明属于图片管理技术领域，更为具体地讲，涉及一种在图片中嵌入和提取数字水印的方法。

背景技术

随着WEB2.0时代的到来，互联网上的图片数目呈指数次增长，这给网络用户提供了极大的便利的同时也给网络的监管者提出了两个难题：（1）、网络的监管者通常是通过图片的文件名对图片的内容进行监管，但某些图片名字可能会被篡改以逃脱监管；（2）、某些有版权的图片可能会被侵权者非法使用，但网络的监管者对此却不能在第一时间发现并加以制止。

以上两个问题都可以通过使用在图片中嵌入数字水印的技术加以解决。通过将一副图片的描述信息（比如名字、内容等）和版权信息作为鲁棒不可见的数字水印嵌入该图片，在防火墙、网关等设备中加入水印解码程序即可使图片中内容得到监控；如果图片因版权问题产生纠纷，版权方也可利用图片中数字水印的版权信息维护其合法权益。

数字水印技术发展至今仍有一些矛盾没有被完全解决，比如水印的鲁棒性与不可见性之间的矛盾、大水印嵌入量与水印不可见性之间的矛盾以及通过量化方法嵌入水印与幅值攻击的矛盾。这些矛盾会直接或间接影响数字水印的使用效果。比如通过量化的方法嵌入水印时，若要使水印的鲁棒性增强，则量化的噪声就会随之增大，水印的不可见性减弱，进而影响水印载体（图片，音频等）的使用；大量的水印嵌入也会使水印的不可见性减弱，导致水印载体的使用受到影响；量化嵌入水印会使水印信息难以抵御幅值攻击的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在图片中嵌入和提取数字水印的方法，以达到水印鲁棒性与不可见性的兼顾目的。

为实现上述目的，本发明在图片中嵌入和提取数字水印的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、数字水印的嵌入

a1、将原始图片image采用二级DWT变换即离散小波变换得到小波域图像dwt-image，并用此小波域图像dwt-image生成训练矢量集Train；

a2、根据训练矢量集Train生成初始码书C’；

a3、并用此初始码书C’使用LBG算法生成码书C；

a4、使用扩展算法将码书C扩展为码书C0、C1，使用此扩展算法得到的码书C0、C1对图片进行数字水印嵌入，可使数字水印信息对幅值攻击有较强的抵抗力；

a5、在小波域图像dwt-image中，利用HVS即人类视觉系统模型选择小波域中适合嵌入水印的矢量集合dwt-P；

a6、利用码书C0、C1将01序列的水印信息嵌入选定的矢量集合dwt-P，即将选定的矢量使用码书C0、C1量化，未被量化的区域保持不变，得到嵌入水印信息的DWT域图像wm-dwt-image；

a7、用IDWT变换即逆离散小波变换将嵌入水印的DWT域图像wm-dwt-image还原为时空域图片即嵌入有数字水印的图片wm-image；

（2）、数字水印的提取

b1、按照步骤（1）中a1～a4子步骤，对嵌入了数字水印的图片wm-image进行处理，得到参考码书C0’，C1’；

b2、按照步骤（1）中a5子步骤，得到适合嵌入数字水印集合dwt-P即得到载有数字水印的矢量集合；

b3、通过参考码书C0’、C1’和载有数字水印的矢量集合，得到01序列的水印信息，即数字水印。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明在图片中嵌入和提取数字水印的方法，在现有基于矢量量化的数字水印嵌入与提取基础上，首先采用二级DWT变换即离散小波变换构造训练矢量集，在一定程度上保证了水印的鲁棒性的同时兼顾到了水印的不可见性，调解了水印的鲁棒性与不可见性之间的矛盾；其次利用视觉模型选取水印的嵌入位置，故可使大量的水印信息以科学的方式嵌入到DWT域中的，因而解决了大水印嵌入量与水印不可见性之间的矛盾。

附图说明

图1是本发明数字水印嵌入部分的流程图；

图2是本发明采样小波域图像构造训练矢量集示意图；

图3是本发明中原始图片以及小波域图像的实例图；

图4是码书C中的矢量映射到XOY平面的示意图；

图5是对码书C中的矢量进行扩展的示意图；

图6是在小波域适合嵌入区域映射到时空域的图；

图7是本发明数字水印提取部分的流程图；

图8是采用本发明方法嵌入有数字水印的lena图片；

图9是本发明方法经过强度在区间[0.5,1.5]之内幅值攻击后的BER曲线；