[发明专利]一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法

权利要求书

1.一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，具体步骤如下：

101)编码水印数字信息步骤：根据水印字符串数字信息和计算硬件设备，自动选择出纠错编码方式，并对水印字符串数字信息进行纠错编码，以提高数字信息的冗余度；

102)加密水印数字信息步骤：对步骤101)编码的信息进行第二次的二维码编码，并进行密钥加密；所述密钥加密包括两步骤，首先在信息的前后分别加入长度为7和长度为3的巴克码，作为水印信号的同步码，再进行混沌映射加密，所述混沌映射加密采用如下公式：

X_n＝μ*X_p*(1-X_p)

其中Xp和Xn的取值范围为(0,1)，分别表示映射前后的位置，μ表示混沌映射加密的参数，当μ的取值范围在(3.5699456,4)时，迭代生成的值处于伪随机分布状态，因此μ作为混沌加密的密钥；

103)输出嵌入水印图像步骤：根据步骤102)加密后的水印信息进行离散余弦变换生成水印融合图像的低频子带，并进行小波逆变换，生成水印融合图像；将所述水印融合图像调制在原始宿主图像的中心区域，并输出嵌入水印的宿主图像；

所述水印融合图像和原始宿主图像，通过自定义的片段着色器代码，在GPU中渲染三角形网格；

所述离散余弦变换用于信号或图像数据的压缩，能够将空域信号转换到频域上，且变换后能量集中在直流和低频部分；所述的离散余弦变换采用如下公式：

其中x_k和x_i分别表示变换前后系数，N表示数据长度；其对应的离散余弦变换公式为：

小波变换能够提供一个随频率改变的时间-频率窗口，能进行信号时频分析和处理，能对时空频率的局部化分析，通过伸缩平移运算对信号逐步进行多尺度细化，最终达到高频处时间细分，低频处频率细分，自适应信号时频分析的要求；连续小波变换的计算公式如下：

其中a和b分别表示尺度参数和时间参数,ψ表示小波变换的母函数，X(a,b)表示尺度参数为a和时间参数为b时信号x(t)小波变换后的系数，一维信号x(t)经过小波变换后变成二维信号X(a,b)；

104)提取水印原始图像步骤：对步骤103)生成的水印图像进行宿主图像提取，并通过两级小波变换提取低频子带；

105)恢复水印原始信息步骤：对步骤104)的低频子带进行余弦变换，获取水印信息，并由混沌逆映射来恢复水印原始信息和进行巴克码检测；

106)输出提取的水印数字信息步骤：将步骤105)获得检测通过的水印数字信息还原为二维码，并使用纠错编码方法恢复原始水印信息，输出水印数字信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，所述纠错编码方式包括Polar Code即极化码、LDPC即低密度奇偶校验码、BCH即Bose、Ray-Chaudhuri与Hocquenghem的缩写是一种纠错码、Reed-Solomon Code即理德-所罗门码。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，步骤103)中的小波逆变换，先要令水印融合图像的其他子带系数为零，再对水印融合系数进行两级小波逆变换，从而生成水印融合图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法，其特征在于，步骤103)中的所述水印融合图像调制在原始宿主图像的中心区域，采用如下公式：

RectL＝(H_x-M_x)÷2

RectR＝(H_x+M_x)÷2

RectT＝(H_y-M_y)÷2

RectB＝(H_y+M_y)÷2

其中M_x和M_y为水印融合图像的宽高，H_x和H_y为宿主图像的宽高，RectL、RectR、RectT和RectB为水印融合图像调制的位置数值。