[发明专利]基于图像内容的鲁棒可逆水印嵌入与检测方法

摘要

本发明公开一种基于图像内容的鲁棒可逆水印嵌入与提取方法，其步骤包括，1.提取特征区域；2.获取最终特征区域；3.获取尺度不变特征转换描述子；4.获得原码向量和掩码向量；5.获取水印序列和掩码序列；6.交存水印序列和掩码序列7.获取特征区域；8.获取尺度不变特征转换描述子；9.获得原码向量；10.获得水印序列；11.获取宿主图像水印序列和掩码序列；12.匹配水印序列。本发明提高了对JPEG和JPEG2000两种有损压缩攻击可靠的鲁棒性，对复杂的几何攻击有一定的抵抗能力，改善了水印图像的视觉质量，提高了水印嵌入容量。本发明可用于对数字图像的版权保护。

主权项

一种基于图像内容的鲁棒可逆水印嵌入与检测方法，包括水印嵌入和水印检测两个过程；所述水印嵌入过程的具体步骤为：(1)提取特征区域：利用多尺度Harris仿射不变区域检测算子，提取宿主图像的椭圆特征区域，根据椭圆特征区域的特征尺度将属于中间特征尺度范围内的特征区域选择出来，得到候选椭圆特征区域；(2)获取最终特征区域：(2a)利用候选椭圆特征区域的位置坐标，按照如下公式，计算候选椭圆特征区域的距离：D(a,b)=(Max-Mbx)2+(May-Mby)2]]>其中，D(a,b)表示第a个候选椭圆特征区域的中心与第b个候选椭圆特征区域的中心之间的距离大小，和表示第a个候选椭圆特征区域的x坐标和y坐标，和表示第b个候选椭圆特征区域的x坐标和y坐标；(2b)按照下式，生成候选椭圆特征区域的邻接值：其中，A(a,b)表示第a个候选椭圆特征区域与第b个候选椭圆特征区域的邻接值，D(a,b)表示第a个候选椭圆特征区域的中心与第b个候选椭圆特征区域的中心之间的距离大小，Ra和Rb分别表示第a个候选椭圆特征区域的长轴半径和第b个候选椭圆特征区域的长轴半径；(2c)按照下式，计算候选椭圆特征区域的评价值：Sa=(Σb=1n2A(a,b))/Mas]]>其中，Sa表示第a个候选椭圆特征区域的评价值，n2表示候选椭圆特征区域的个数，A(a,b)表示第a个候选椭圆特征区域与第b个候选椭圆特征区域的邻接值，表示第a个候选椭圆特征区域的角点响应s的强度；(2d)从所有计算获得的候选椭圆特征区域的评价值中查找评价值最大的候选特征区域Mc，删除该评价值最大的候选特征区域Mc；(2e)按照下式，更新候选椭圆特征区域的邻接值和评价值：Sa=Sa-A(a,c)/Mas]]>之后更新候选椭圆特征区域的邻接值为：A(a,c)＝0,A(c,a)＝0其中，Sa表示第a个候选椭圆特征区域的评价值，A(a,c)与A(c,a)分别表示第a个候选椭圆特征区域与第c个候选椭圆特征区域的邻接值和第c个候选椭圆特征区域与第a个候选椭圆特征区域的邻接值，表示第a个候选椭圆特征区域的角点响应s的强度；(2e)判断所有候选椭圆特征区域的邻接值是否全为零，如果是，选取候选特征区域中未被删除的特征区域，得到最终特征区域，执行步骤(3)，否则，执行步骤(2d)；(3)获取尺度不变特征转换描述子：利用尺度不变特征转换算子SIFT，计算出每个最终椭圆特征区域的尺度不变特征转换描述子；(4)获得原码向量和掩码向量：(4a)按照下式，生成最终特征区域的特征原码向量：其中，表示第a个最终特征区域的特征原码向量中的第b维分量，a＝1,2,…n1，n1表示最终特征区域的个数，b＝1,2,…127，与分别表示第a个最终特征区域的尺度不变特征转换描述子的第b维分量与第b+1维分量；(4b)按照下式，生成最终特征区域的特征掩码向量：其中，表示第a个最终特征区域的第b维分量，a＝1,2,…n1，n1表示最终特征区域的个数，b＝1,2,…127，与分别表示第a个最终特征区域的尺度不变特征转换描述子的第b维分量与第b+1维分量，|·|表示绝对值符号，δ表示鲁棒性阈值，δ取值范围为正实数；(5)获取水印序列和掩码序列：(5a)对每个最终椭圆特征区域的特征原码向量进行二进制编码，获得水印序列；(5b)对每个最终椭圆特征区域的特征掩码向量进行二进制编码，获得掩码序列；(6)交存水印序列和掩码序列：将每个特征区域的水印二进制序列和掩码序列，交存到第三方知识产权信息数据库；所述水印检测过程的具体步骤如下：(7)获取特征区域：利用多尺度Harris仿射不变区域检测算子，提取待检测图像的椭圆特征区域，经过椭圆特征区域选择后，获得椭圆特征区域；(8)获取尺度不变特征转换描述子：利用尺度不变特征转换算子SIFT，计算出每个椭圆特征区域的尺度不变特征转换描述子；(9)获得原码向量：按照下式，生成最终椭圆特征区域的特征原码向量：其中，表示第a个最终椭圆特征区域的特征原码向量中的第b维分量，a＝1,2,…n1，n1表示最终椭圆特征区域的个数，b＝1,2,…127，与分别表示第a个最终椭圆特征区域的尺度不变特征转换描述子的第b维分量与第b+1维分量；(10)获得水印序列：对每个最终椭圆特征区域的特征原码向量进行二进制编码，获得水印序列；(11)获取宿主图像水印序列和掩码序列：从第三方知识产权信息数据库中获取宿主图像的水印序列和掩码序列；(12)匹配水印序列：按照下式，获取特征匹配矩阵：其中，O(a,b)表示特征匹配矩阵中第a行，第b列的元素，Xa表示第a个宿主图像的水印序列，Xb′表示第b个待检测图像的水印序列，Ya表示第a个宿主图像的掩码序列，∧表示按位异或运算符，∨表示按位与运算符。