[发明专利]一种基于图像内容的数字水印算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于图像内容的数字水印算法，属于数字媒体版权技术领域。

背景技术

随着信息时代的到来，特别是Internet的普及，信息的安全保护问题日益突出，在我国，知识产权问题也是一个敏感的话题，只有深入开展数字水印技术的研究，尽快制定我国的版权保护水印标准，才能使我们在未来可能的国际知识产权纠纷中取得主动权。作为传统加密系统的有效补充办法，从1993年Caronni正式提出数字水印(Digital WaterMark)到现在短短几年里，无论是在国内还是在国外对数字水印的研究都引起了人们极大的关注，它对信息的安全问题解决和知识产权保护都起着重要作用。

数字水印技术是指用信号处理的方法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。比如我们通过一定的算法，在图像、视频、音频等多媒体数据中嵌入一个可以标示其知识产权的水印信息。水印信息可以是文字、商标、印章或序列号等可以识别作品的作者、来源、版本、拥有者、发行人或合法使用人对数字产品的拥有权。水印信息通过特殊的方式，可以从宿主信号中提取出水印或是检测出它的存在性。这样的水印不占用额外的带宽，是原始数据不可分离的一部分，并且它可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。

数字水印是一个横跨计算机科学、生理学、密码学、数字、数字通信等多门学科，并与Internet的发展密切相关的交叉科学；数字水印的多学科性导致数字水印技术研究的难度和复杂性，数字水印技术涉及到通信理论、编码理论、噪声理论、视听觉感知理论、扩频技术(Spread Spectrum)、信号处理(Signal Processing)技术、数字图像处理(Digital Signal Processing)技术、多媒体(Multimedia)技术、模式识别(Pattern Reorganization)技术、算法设计(Algorithm Design)等理论，用到经典的DFT(Discrete Fourier Transform)、DCT(Discrete Cosine Transform)变换、独立成分分析和近代最先进的数学工具——小波(Wavelet)。

近些年许多学者的深入研究加速了数字水印技术发展，目前数字水印技术的分类方法多种多样，按特性可划分为鲁棒数字水印和脆弱数字水印两类；按水印所附载的媒体可划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印、用于三维网格模型的网格水印等；按检测过程可划分为明文水印和盲水印；按内容可划分为有意义水印和无意义水印；按用途可划分为票据防伪水印、版权保护水印、篡改提示水印和隐蔽标识水印等；按水印隐藏的位置可划分为时(空)域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。

多媒体技术的飞速发展和Internet的普及带来了一系列政治、经济、军事和文化问题，产生了许多新的研究热点，数字水印技术的成果主要应用于以下几个方面：(1)版权保护；数字作品(如电脑美术、扫描图像、数字音乐、视频、三维动画)的版权保护是当前的热点问题，“数字水印”利用数据隐藏原理使版权标志不可见或不可听，既不损害原作品，又达到了版权保护的目的，当出现版权纠纷时，所有者提取出水印作为证据。(2)票据防伪；随着高质量图像输入输出设备的发展，特别是精度超过1200dpi的彩色喷墨、激光打印机和高精度彩色复印机的出现，使得货币、支票以及其他票据的伪造变得更加容易。在彩色打印机、复印机输出的每幅图像中加入唯一的、不可见的数字水印，在需要时可以实时地从扫描票据中判断水印的有无，快速辨识真伪。(3)声像数据的隐藏标识和篡改提示；数据的标识信息往往比数据本身更具有保密价值，如遥感图像的拍摄日期，经/纬度等。数字水印技术提供了一种隐藏标识的方法，这种方法已经被国外一些公开的遥感图像数据库所采用，此外，如何防范对图像、录音、录像数据的篡改攻击也是重要的研究课题，基于数字水印的篡改提示是解决这一问题的理想技术途径。(4)隐蔽通信及其对抗；数字水印所依赖的信息隐藏技术不仅提供了非密码的安全途径，更引发了信息战尤其是网络情报战的革命，产生了一系列新颖的作战方式引起了许多国家的重视。

数字水印技术须满足3个相互冲突的基本要求：不可见性、健壮性和嵌入容量。不可见性、健壮性和嵌入容量制约着算法的实现，实现在保证水印不可见性的前提下，尽可能多地嵌入强度大的水印信息的数字水印算法成为了研究的趋势。

发明内容