[发明专利]一种零水印生成方法及系统、提取方法及系统

说明书

本发明公开了一种零水印生成方法及系统、提取方法及系统。该零水印生成方法包括：获取载体图像和水印标识图像；对载体图像进行一次分块，得到多个小块；对各小块均依次进行曲波变换和离散小波变换，得到多个小波变换图像；对各小波变换图像均进行二次分块，得到多个子块；对各小波变换图像对应的多个子块均进行奇异值分解，得到各子块的奇异值矩阵；依据奇异值矩阵，得到对应小波变换图像的二值特征矩阵；构建水印标识图像的集合映射；依据集合映射提取水印标识图像的水印信息；依据二值特征矩阵以及水印信息，生成零水印。本发明能够实现在不嵌入版权标识的情况下对载体信息的版权保护，并且能够提高零水印的鲁棒性和稳定性。

技术领域

本发明涉数字水印技术领域，特别是涉及一种零水印生成方法及系统、提取方法及系统。

背景技术

随着信息技术的快速发展，数字信息越来越丰富，如文本、音频、图像、视频等，这使得数据的存储和传输变得更加方便和快捷，但很多不法分子利用信息技术进行图像篡改和涂鸦等，导致图像信息的版权得不到保障，因此，版权保护是成为数字信息的研究重点。数字水印作为一种版权保护技术，能够有效地解决版权保护和内容认证等问题，对数字信息版权保护的研究具有重要意义。

在现有的数字水印技术中主要分为嵌入式水印和零水印技术，嵌入式水印的核心思想都是将版权信息嵌入到载体的不可感知域中，以达到版权保护的目的。为了获取更加稳定的低频信息，传统水印算法大都使用小波变换，对载体信息进行分解，以消除噪声对载体的影响。近年来，许多研究学者结合DWT、DCT、SVD等等提出了很多优秀水印算法，如：1)对载体图像的YCbCr颜色分量进行DWT变换，并将水印信息嵌入DWT的低频系数中，该方法仅能对于小范围的攻击具有较好的鲁棒性；2)为了克服小波变换会导致图像局部性差的问题，提出了利用改进的熵选择最佳的水印嵌入位置，而不是直接将水印嵌入DCT低频域中，该方案在剪切攻击上具有较强的鲁棒性，但是对于噪声攻击的抵抗性较弱；3)采用将版权信息嵌入到载体图像中，这样虽然能获得较好的隐蔽性，但是会破坏载体信息的内部结构，不利于信息内容完整性保护，对于医疗、军事等领域的图像信息，要求内容完整性较高，嵌入式水印不能满足内容完整性的要求，而且嵌入水印信息，会导致鲁棒性和透明性之间的不平衡。

为了解决传统鲁棒水印中透明性和鲁棒性之间的不平衡问题，提出了零水印的概念，零水印技术不需要将版权信息嵌入载体图像中，而是通过构造载体图像的特征信息与版权水印生成零水印，并将生成的零水印存放至版权保护中心，实现对信息的版权保护。零水印技术的核心思想是利用高阶累积量提取图像的特征来构造零水印信息。由于零水印技术对信息的完整性和透明性起到了很大的保护作用，所以近年来受到很多研究学者的广泛关注。

零水印技术主要分为空域零水印和频域零水印，空域零水印主要利用载体信息的空间关系提取特征来构造零水印，在非几何攻击方面具有很好的优势，但是对于抵抗几何攻击的鲁棒性能较低。具体包括几下几种：1)利用块均值与整体均值的关系构造零水印，该算法在非几何攻击上具有很好的性能，但是对于旋转攻击鲁棒性较差。2)用离散小波变换作用在载体图像的每一子块中，并对每一子块的低频系数进行奇异值分解。该方法对于小范围的攻击强度具有很好的提升性能。但对较强的鲁棒性攻击，水印的稳定性差。3)使用视觉加密原理生成一种新的零水印方案，对一维小波变换后的能量系数进行PVMF加密处理。对于旋转攻击具有很好的抵抗性能，但该算法的缺点是对于JPEG压缩表现的性能不佳。4)基于贝塞尔傅立叶矩的鲁棒图像零水印，该算法对于几何变换具有很好的鲁棒性，但对于组合攻击，抵抗性能还有待进一步提高。5)利用QR码作为水印图像提出了一种新的零水印方案，该使用的QR码具有很好的安全性，但是当QR码的识别区域受到攻击时，很难提取版权信息。以上这些方法未考虑对低频信息进行分块后信息的不稳定，以及版权水印直接与特征矩阵进行异或操作会影响算法的鲁棒性，因此，生成的零水印的稳定性和鲁棒性较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种零水印生成方法及系统、提取方法及系统，实现了在不嵌入版权标识的情况下对载体信息进行版权保护，同时在常规攻击下，表现出了较强的鲁棒性和稳定性。