[发明专利]一种基于区块均值的抗打印噪声图像水印方法

摘要

本发明公开了一种基于区块均值的抗打印噪声图像水印方法，对图像应用该方法后，可以使得其携带秘密信息（如图像的版权所有人，商标防伪信息等），且在打印后，并使用智能手机等便携设备对其进行拍摄后，可有效抵抗打印以及拍摄过程中由于A/D、D/A过程引起的失真噪声，且对于图像三维空间变形具有一定的鲁棒性。该方法可以有效地应用在各类内容简单的商标图像中，且该方法可结合防伪编码，防止不法分子对商标的伪造，这是普通数字水印算法所不具备的。

主权项

1.一种基于区块均值的抗打印噪声图像水印方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据载体图像Im，对其进行预处理，将像素变化较大的文字部分去除，再进行二值化生成map图像，生成方式为非0部分置255；(2)根据预先设定的块大小，边长记为k，以k*k的像素块对map图像进行行扫，当扫描块全部像素值都为255时，判断该位置可以嵌入，统计以上过程中产生的可嵌入块区域，得到可嵌入总量Emb_Num；(3)根据步骤(2)中得到的Emb_Num，选取适当大小的二值水印图像Im_W，其大小需要满足m*n<Emb_Num；(4)对版权水印进行二值化处理：将步骤(3)中选取的水印图像，进行编码，成为m行n列的二进制比特矩阵W＝[X₁，X₂，X₃...X_n]，其中0<i<n，X_i表示维度为m的列向量，X_i＝[x_1i，x_2i，x_3i...x_mi]^T；(5)将步骤(4)中的W矩阵按列为单位，进行纠错编码，即X_i＝[x_1i，x_2i，x_3i...x_ni]^T经过纠错码后变为X_i′＝[x_1i，x_2i，x_3i...x_li]^T，其中l为纠错编码的内容位数，步骤(4)中的m为纠错编码的信息位数，编码完成后生成新的二进制比特矩阵W_coded＝[X_i′]，其中0<i<n；(6)将步骤(5)中的W_coded矩阵根据密钥m_k进行错位置乱；(7)对步骤(6)中的加密后的矩阵，按行先将其变为二进制比特流S_e＝{b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，b₆，...，b_l*n}；(8)根据步骤(1)的载体图像Im，将其转换到YCbCr色域并提取其Y分量；(9)对载体图像的Y色域分量进行嵌入：根据步骤(8)的载体图像的Y色域分量Im_Y以及生成的map图像和步骤(7)中加密后的比特流S_e＝{b₁，b₂，b₃，b₄，b₅，b₆，...，b_l*n}，对载体图像进行嵌入；按步骤(2)中的方法以k*k的像素块对map图像进行行扫，当扫描块全部像素值都为255时，判断该块的位置可以嵌入，该位置映射到载体图像相应位置，对载体图像的Y分量相应位置区域像素值进行调整，设定嵌入强度V，根据需要嵌入的比特流每一位，如嵌入的b_i＝1，则该嵌入后的区域像素值＝嵌入前的区域像素值‑V；如嵌入的b_i＝0，则该嵌入后的区域像素值＝嵌入前的区域像素值+V，经过像素调整嵌入后得到的载体图像的Y色域分量为Im_Y_e；(10)重建图像：根据步骤(9)得到的载体图像嵌入后的Y色域Im_Y_e，以及步骤(8)中的CbCr分量，重建图像，得到嵌入水印后的图像Im_e；(11)将步骤(10)生成的图像经过打印机打印，并经由鉴定者的手机摄像头拍摄后得到图像Im_c，然后，手机通过提取算法对拍摄的图像进行提取；(12)对步骤(11)中拍摄得到的图像Im_c，进行透视变换矫正，得到图像Im′_c；(13)根据步骤(12)得到的矫正后的图像Im′_c，提取其YCbCr色域的Y分量Im_Y′_c，按步骤(2)中的方法以k*k的像素块对map图像进行行扫，当扫描块全部像素值都为255时，其对应位置即为提取的Y分量Im_Y′_c含有信息的块的位置，计算每块含有信息位置的块的像素均值，令集合包含所有均值信息，计算判断阈值(14)根据步骤(13)中的均值集合以及判断阈值V_d，对每块的均值进行判断提取，得到信息序列S_d＝{b′₁，b′₂，...，b′₉，b′₁₀，...，b′_l*n}。(15)对于步骤(14)中提取的信息序列，将其以l个元素为一列重新排列，得到提取的信息矩阵W′＝[X′₁，X′₂，X′₃，X′₄，X′₅...X′_n]，其中0<i<n，X_i表示维度为l的列向量，X′_i＝[X_1i，X_2i，X_3i...X_l*i]^T；(16)对步骤(15)中提取的信息矩阵W′＝[X′₁，X′₂，X′₃，X′₄，X′₅...X′_n]的每一列进行纠错解码，即对于每个X′_i＝[X_1i，X_2i，X_3i...X_l*i]^T进行解码，得到解码后的矩阵W′_d，将其转换为可视化的像素值，即可得到水印图像Im_W。