[发明专利]一种抗打印扫描拍摄的数字图像水印方法

说明书

本发明提出一种抗打印扫描拍摄的数字图像水印方法，解决了如何抵抗几何变换、打印扫描及拍摄对数字图像水印的不利影响，兼顾水印提取与水印图像主观质量的问题，数字图像水印嵌入过程基于原始图像的Zernike矩，通过量化嵌入的方法进行水印嵌入，根据水印嵌入前后的Zernike矩重构图像，对重构图像的差值采用选择性区域截断的方式，叠加到原始图像上生成水印图像，提升了水印图像的主观质量，基于Zernike矩变换，设计了一种匹配的数字图像水印提取算法，其中包含图像自动定位方法，提取水印过程可以抵抗旋转、缩放、噪声、压缩等带来的影响，从而保证了水印信息的有效提取。

技术领域

本发明涉及数字图像认证的技术领域，更具体地，涉及一种抗打印扫描拍摄的数字图像水印方法。

背景技术

数字水印是将特定的信息嵌入数字信号中，数字信号可能是音频、图像或视频等，数字水印可分为浮现式和隐藏式两种，前者是可被看见的水印，其所包含的信息可在观看图片或视频时同时被看见；后者是以数字资料的方式加入音频、图片或视频中，一般情况下无法被看见，本发明属于隐藏式水印，其重要应用之一是保护著作权，期望能借此避免或阻止数字媒体未经授权的复制和拷贝。

数字水印图像在使用过程中可能遭受到几何变换或者打印扫描/拍摄等攻击，这些攻击能够破坏水印检测的同步性。微小的几何变换攻击就可能使得水印检测失败，打印扫描攻击涉及到数模转换和模数转换过程，其中包含多次不均匀采样和量化，经过打印扫描视觉效果和原图相似，但图像质量已被破坏，出现像素失真和几何失真的现象；经过打印拍摄，不仅存在像素失真，还会出现倾斜拍摄导致的非仿射畸变。因此，设计出能够稳健地抵抗这些攻击的水印方法十分有必要。

有些人提出了许多稳健的数字水印方法来保护数字水印。

2007年，Y.Xin,S.Liao及M.Pawlak等人在Pattern Recognition上发表“Geometrically robust image watermarking on a circular domain”的文章(vol.40,no.1,pp.3740-3752)，利用Zernike矩的不变性实现了对几何变换和有损压缩的鲁棒性；近年来，一种可以恢复载体图像的可逆水印算法也得到广泛研究，2020年，R.Hu及S.Xiang等人在IEEE Transactions on Image Processing发表了“Cover-Lossless Robust ImageWatermarking Against Geometric Deformations”的文章(vol.30,pp.318-331)，提出在低阶归一化Zernike幅值中嵌入鲁棒水印，并将鲁棒水印嵌入带来的失真作为补偿信息进行可逆隐藏，实现载体无损恢复，2020年6月5日，中国发明专利(CN111242831A)中公开了一种基于Zernike矩抗几何攻击的可逆鲁棒水印方法，首先计算原始图像的Zernike矩，采用量化水印方法进行水印嵌入，处理Zernike正反变换过程中存在的失真信息并判断图像是否受到攻击；图像受到攻击时，计算受到攻击后带有水印信息图像的Zernike矩，进行量化水印提取得到水印信息，该专利中提出的方法考虑了利用Zernike矩帮助图像水印过程抵抗旋转、缩放、噪声、压缩等带来的影响，在未受到攻击时可以提取水印和恢复原始图像，在受到攻击时可以有效提取出水印。

发明内容

为解决如何抵抗几何变换、打印扫描及拍摄对数字图像水印的不利影响，兼顾水印提取与水印图像主观质量的问题，本发明提出一种抗打印扫描拍摄的数字图像水印方法，提升水印图像的主观质量，保证水印信息比特流的有效提取。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：