[发明专利]结合多尺度特征与中国余数定理的大容量数字水印方法

摘要

一种结合多尺度特征与中国余数定理的大容量数字水印方法，属于用于隐秘通信和数字图像的大容量数字水印方法。该方法利用具有多重不变性的多尺度特征点确定水印嵌入和提取的位置，并将二值水印图像利用中国余数定理在非下采样轮廓波域进行嵌入。嵌入前根据嵌入区域对水印图像进行相应调整，使水印信号自适应于嵌入区域。提取时首先用相同的方法对含水印区域进行定位，然后在非下采样轮廓波域结合中国余数定理提取水印。本发明在嵌入大容量水印信号的同时，含水印图像可以获得很高的质量；提取的水印能抵抗常规的图像处理操作和旋转、缩放、平移等几何变换，且提取的水印与图像所受到的几何变换保持一致，用于隐秘通信和数字图像的版权保护。

主权项

一种结合多尺度特征与中国余数定理的大容量数字水印方法，其特征是：该大容量数字水印方法包括水印嵌入和水印提取二个过程；一、水印嵌入过程包括以下步骤：(1)选取圆形的二值黑白图像作为水印图像；当需要嵌入的水印图像为其他形状时，选其外接圆图像作为水印图像，记水印信号为W；(2)对原始图像，利用尺度不变特征变换算法提取多尺度特征点，并以特征点为中心，特征尺度的整数倍作为半径确定圆形区域；(3)以尺度不变特征变换特征点检测过程中对应的高斯差函数值作为特征点稳定性的定量度量，结合步骤(2)中确定的区域半径，从图像中筛选出局部最稳定的特征点，并确定出其所对应的圆形区域；(4)以高斯差函数值作为特征点稳定性强弱的定量度量，对步骤(3)中相互之间存在重叠的区域进行优化，确定互不重叠的圆形区域；(5)对提取的每一个区域，进行一层非下采样轮廓波变换，并取低频子带内接圆内的系数作为水印嵌入所要修改的系数；(6)将水印图像W进行缩放，缩放后的二值水印图像与非下采样轮廓波变换的低频子带大小相同；(7)水印嵌入时利用中国余数定理，根据水印比特对与其具有相同坐标处的低频子带系数进行修改，对修改后的系数进行非下采样轮廓波重构，得到含水印的图像块；(8)用含水印的图像块替换原始图像中的对应区域，得到整幅含水印的图像；二、所述的水印提取过程包括如下步骤：(1)对待检测图像，利用尺度不变特征变换算法提取多尺度特征点，并以特征点为中心，特征尺度的整数倍作为半径确定圆形区域，特征尺度的放大倍数与水印嵌入时相同；(2)以尺度不变特征变换特征点检测过程中对应的高斯差函数值作为特征点稳定性的定量度量，结合步骤(1)中确定的区域半径，从图像中筛选出局部最稳定的特征点，并确定出其所对应的圆形区域；(3)以步骤(2)中特征点的稳定性程度作为筛选依据，对步骤(2)中相互间存在重叠的区域进行优化，得到互不重叠的圆形区域；(4)对每一个局部区域，进行一层非下采样轮廓波变换，并取低频子带内接圆内的系数作为水印提取所采用的系数；(5)利用中国余数定理进行水印提取，并将提取的水印图像变换到与原始水印图像相同的大小；(6)计算提取的水印图像与原始水印图像的篡改评价函数，作为水印的相似度度量；或者根据提取的水印图像对水印存在与否做出判断。