[发明专利]能区分图像与水印篡改的定位型脆弱水印生成与认证方法

摘要

本发明公开了一种能区分图像与水印篡改的定位型脆弱水印生成与认证方法。将原始图像的小波低频系数4比特标量量化后作为水印，利用随机序列对其置乱加密增强水印的安全性。将置乱加密后的水印嵌入到原始图像的LSB位，认证时通过从水印中恢复的原始水印图像的低频压缩图像看出原始图像的“概貌”，通过差值图像定位图像信息被篡改的位置和区分图像信息与水印的篡改，二者结合可以直观地判断出攻击者对图像作了怎样的篡改。本发明在保证图像真实性的前提下，提高了数字图像的交换效率，有利于数字图像的应用与推广；并且其认证结果直观，视觉效果好，密钥空间更大，水印算法更安全。

主权项

1、一种能区分图像与水印篡改的定位型脆弱水印生成与认证方法，包括如下步骤：(1)、水印生成：对原始图像I作二维一级小波分解，得：{LL，LH，HL，HH}，将其中的低频小波系数LL作4比特标量量化，生成低频压缩图像I_LL，其相应的二进制数按空间顺序排列，生成二值图像I_Lb；利用随机序列x^L＝{x₁，x₂，...，x_i，...，x_L}，其有序序列表示为{x_p1，x_p2，x_p3，...，x_pi，...，x_pL}，利用地址序列{p₁，p₂，...，p_L-1，p_L}对二值图像I_Lb进行分块置乱，置乱后的二值图像作为待嵌入的水印W；(2)、水印嵌入及密钥生成：将(1)步生成的水印W嵌入到原始图像I的LSB位：I^W＝I+W，I^W为嵌有水印W的水印图像；对水印图像I^W作二维一级小波分解，得：{LL，LH，HL，HH}，对低频系数LL作4比特标量量化，生成低频压缩图像I_LL^W，计算得到差值密钥ΔILL=ILL-ILLw,]]>式中I_LL为原始图像I的低频压缩图像；(3)、水印提取：对水印图像I^W传输后收到的被测图像I^*，取出其LSB位得到被测图像的水印W^*，再根据密钥key按(1)步的相反计算过程恢复出保存于水印W中的低频压缩图像I_LL′，并利用差值密钥ΔI_LL及其公式ΔILL=ILL-ILLw,]]>计算出低频压缩图像ILLw′=ILL′-ΔILL;]]>(4)、认证：对被测图像I^*作二维一级小波分解，得：{LL，LH，HL，HH}，将其中的低频小波系数LL作4比特标量量化，生成被测图像I^*的低频压缩图像I_LL^*；然后，将(3)步恢复出的低频压缩图像I_LL^W′与被测图像I^*的低频压缩图像I_LL^*相减得到差值图像Γ=|ILLw′-ILL*|;]]>若差值图像中有若干呈随机分布的非零点，认定被测图像I^*的水印被篡改，否则，认定被测图像I^*的水印没有被篡改；若差值图像中有若干非零点集中于某区域，且该区域面积ΔS大于阈值模板T，认定被测图像I^*中对应区域的图像信息被篡改，否则，认定被测图像I^*的图像信息没有被篡改。