[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

说明书

本发明公开了一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法；通过实施编码水印数字信息、加密水印数字信息、输出嵌入水印图像、提取水印原始图像、恢复水印原始信息和输出提取的水印数字信息6个具体步骤，提供了一种使用多重加密方式处理水印信息和嵌入载体；本发明能极大地增强水印信息的白噪声特性，提高了水印破解难度、安全性和不可感知度。

技术领域

本发明涉及数字水印领域，更具体的说，其涉及用于一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法。

背景技术

数字水印技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。数字水印是保护信息安全、实现防伪溯源、版权保护的有效办法，是信息隐藏技术研究领域的重要分支和研究方向。

目前，现有的基于变换域的数字水印算法大多仅能抵抗图像压缩、滤波等信号处理攻击，但是对旋转、平移、缩放和剪裁等几何攻击的鲁棒性很低。同时，由于在变换域中进行水印嵌入，需要空间域和变换域相互转换，运算量大，无法实时处理。

另外，数字水印算法基本上使用的原始水印信息均为二值水印图像或伪随机信号，水印信息容量小，无法使用有意义的字符串信息。数字水印算法的容量、安全、强度和不可感知度也是亟待解决的一个问题。在移动互联网盛行的时代，如何将数字水印算法应用到资源和计算能力有限的手持设备中更是难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用多重加密方式处理水印信息和嵌入载体，极大地增强水印信息的白噪声特性，提高了水印破解难度、安全性和不可感知度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。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于二维码的实时鲁棒数字水印的嵌入和提取方法，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X_p和X_n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；

所述离散余弦变换主要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，因此具有良好的去相关的性能；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：