[发明专利]基于数字水印的智能终端图像泄密追踪与版权认证方法

说明书

本发明公开了一种基于数字水印的智能终端图像泄密追踪与版权认证方法，主要包括水印嵌入和水印提取两部分内容。本发明通过在图像中纹理复杂区域多次重复嵌入小容量且带有定位符的水印信息，能够在复杂网络环境下实现图像的版权认证和泄密溯源；能有效抵抗JPEG压缩攻击、裁剪攻击、噪声攻击；在量化因子为70%以上的JPEG压缩、1/4的裁剪攻击下、或信噪比大于50的噪声攻击下，水印提取准确率达80%以上；在嵌入时，系统同步嵌入数字水印信息，感官上无延迟停顿。

技术领域

本发明涉及信息安全以及数字取证领域技术领域，具体涉及一种基于数字水印的智能终端图像泄密追踪与版权认证方法。

背景技术

光信息隐藏是一门历久弥新的学科[1]。中国古代的“藏头诗”可以说是一种简单、原始、通俗的信息隐藏，曾在两军交战时发挥了重要作用。随着数字技术的发展，信息隐藏被赋予了新的含义，它主要利用人类感觉器官的不敏感性，以及数字信号本身存在的冗余，将秘密信息隐藏在一个宿主信号中，且不影响宿主信号的效果和使用价值。2020年8月28日，国家商务部和科技部联合发布公告将信息隐藏与发现技术和信息伪装技术新增进入《中国禁止出口限制出口技术目录》调整内容。

为了实现秘密消息在网络中安全地传递，信息隐藏技术通常将秘密信息“隐藏”在文本、图像和视频等数字多媒体掩体中来进行隐蔽通信。相比于传统的密码学，信息隐藏技术可以将消息“偷偷”发送给对方，不容易引起攻击者的怀疑，即可以隐藏秘密通信事件的本身。在传统信息隐藏研究中，研究者们主要利用多媒体掩体（载体）的冗余性，对其进行轻微地修改，从而将秘密信息以“不可见”的方式嵌入到载体中。

在数字取证领域，信息隐藏的分支之一，数字水印因为其信息量较少，可以在不影响载体质量的情况下嵌入到载体对象中，可以据此实现图像泄密追踪与版权认证。目前主要的数字水印方法大致可以分为空间域隐藏方法、频域（变换域）隐藏方法以及基于STC框架的图像自适应数字水印方法。

空域的图像数字水印方法：空域的方法直接在数字图像中叠加需要嵌入的信息，即直接对载体图像的像素值进行修改以嵌入数字水印，整个过程在图像的空间域进行。其中，最典型的是基于图像最低有效位LSB（Least significant bit）的方法，最早由Trikel等人[2]于1993年提出。早期的LSB方法是直接使用秘密信息替换图像像素值的最低有效位[3]或者修改LSB匹配的方法[4]来嵌入数字水印。同时也诞生了一些基于LSB方法的信息隐藏工具如“Mandelsteg”、“White Noise Storm”以及“StegoDos”等。其后，为了保证嵌入水印后载体图像的质量，许多研究者在LSB的基础上提出了一些改进的空间域信息隐藏方法，如灰度级修正方法(Grey Level Modification，GLM)[5]，像素指标方法(Pixel IndicatorTechnique，PIT)[6]，像素值差分方法(Pixel Value Differencing，PVD)[7]，像素对匹配方法(Pixel Pair Matching，PPM)[8]，预测编码方法（Predictive coding）[9]，直方图平移方法（Histogram Shifting）[10]等。

频域的图像信息隐藏方法：空域的算法主要将数字水印嵌入到不重要的区域，因此在载体传输过程中很可能因为压缩，滤波等处理而丢失秘密信息。空间域方法在嵌入容量方面的性能较高，但是其对统计攻击的抵抗能力较弱。因此，学者们提出了在频域（变换域）嵌入水印，即首先将图像从空间域转换为变换域，然后再实现水印嵌入。如在图像离散余弦变换DCT(Discrete Cosine Transform）域[11]，小波变换（Wavelet Transform，WT）域[12]、傅里叶变换（Fourier Transform，FT）域[13]等变换域中嵌入秘密信息。理论上，只要能对图像进行一种变换，就可以在这种变换域中嵌入秘密信息。