專利名稱：水印嵌入方法、水印檢測(cè)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及數(shù)字水印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水印嵌入方法、水印檢測(cè)方法及裝置。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使得人們能夠方便的對(duì)多媒體信息進(jìn)行復(fù)制、修改、編輯、儲(chǔ)存 和分發(fā)，隨之也帶來了信息安全方面的問題和挑戰(zhàn)。輕而易舉的盜版，復(fù)制行為和肆意的分 發(fā)和公開行為嚴(yán)重的侵害了作品的版權(quán)，給版權(quán)所有者帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，版權(quán) 保護(hù)問題已經(jīng)成為迫切需要解決的問題之一。傳統(tǒng)的加密系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中雖有保護(hù) 作用，但數(shù)據(jù)一旦被接收并解密，其保護(hù)作用也隨之消失，因此只能滿足有限的要求。另外， 加密技術(shù)也不能保證合法用戶在獲得解密后的信息后不發(fā)生復(fù)制和發(fā)行非法副本的行為。數(shù)字水印技術(shù)是一門新興的信息隱藏技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)加密的有效補(bǔ)充。數(shù)字水印 技術(shù)將數(shù)字、序列號(hào)、文字、圖像、音頻、視頻標(biāo)志等版權(quán)信息嵌入到多媒體數(shù)據(jù)中，以起到 版權(quán)跟蹤及版權(quán)保護(hù)的作用。除此之外，數(shù)字水印還在內(nèi)容認(rèn)證，操作跟蹤，商業(yè)和視頻廣 播，拷貝及設(shè)備控制和電子身份認(rèn)證等方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值，研究預(yù)示著數(shù)字水印具 有巨大而廣闊的應(yīng)用前景，并已引起學(xué)術(shù)界、工業(yè)界和軍方的廣泛關(guān)注。數(shù)字水印除了具備 信息隱藏的基本特性外，還需要具有不可見性和魯棒性等，其中，不可見性指嵌入的水印不 易被察覺，不會(huì)引起原來圖像視覺質(zhì)量的下降，含水印的作品和原始作品之間有較高的相 似度；魯棒性指當(dāng)被保護(hù)的信息經(jīng)過某種改動(dòng)后，比如在傳輸、壓縮、濾波，圖像的幾何變換 如平移、伸縮、旋轉(zhuǎn)、剪裁等處理下，數(shù)字水印不容易被破壞。現(xiàn)有技術(shù)在進(jìn)行水印嵌入時(shí)，對(duì)原始圖像進(jìn)行小波變換DWT后，利用小波四叉樹 嵌入水印，然后通過逆小波變換后得到含水印的圖像，當(dāng)進(jìn)行水印提取時(shí)采用與水印嵌入 相逆的過程實(shí)現(xiàn)。發(fā)明人在對(duì)現(xiàn)有水印嵌入和提取技術(shù)的研究過程中發(fā)現(xiàn)，由于二維圖像 的邊緣、輪廓和紋理等具有高維奇異性的特征，且包含了二維圖像的大部分信息，而根據(jù)小 波變換的特性，采用小波變換實(shí)現(xiàn)水印的嵌入和提取時(shí)，難以捕捉到二維圖像的邊緣信息， 因此降低了水印系統(tǒng)的魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)實(shí)施例的目的是提供一種水印嵌入方法、水印檢測(cè)方法及裝置，以解決現(xiàn) 有通過小波變換進(jìn)行水印和嵌入魯棒性不高的問題。為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案一種水印嵌入方法，包括對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述原始圖像的低頻子帶信 息和三級(jí)高頻子帶信息；將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中 的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；
根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)；計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值；根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù)的絕對(duì)值與所述所有子系數(shù)絕對(duì)值的平均值， 完成水印嵌入。所述三級(jí)高頻子帶中第一級(jí)高頻子帶包含四個(gè)子帶，第二級(jí)高頻子帶包含八個(gè)子 帶，第三級(jí)高頻子帶包含十六個(gè)子帶。所述預(yù)先設(shè)置的密鑰的長(zhǎng)度與所述樹結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)一致。所述選擇用于嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)為512個(gè)。所述水印為偽隨機(jī)二值序列。當(dāng)所述偽隨機(jī)二值序列分別為1和-1時(shí)，所述根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù) 的絕對(duì)值與所述所有子系數(shù)絕對(duì)值的平均值包括當(dāng)所述水印的值為1時(shí)，增加所述父系數(shù)的絕對(duì)值直至所述父系數(shù)的絕對(duì)值大于 所述所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值；當(dāng)所述水印的值為-1時(shí)，減少所述父系數(shù)的絕對(duì)值直至所述父系數(shù)的絕對(duì)值小 于所述所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值。一種水印提取檢測(cè)方法，包括對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述圖像的低頻子帶信息和三級(jí) 高頻子帶信息；將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中 的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)；計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值；通過比較所述父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值提取所述選擇的 樹結(jié)構(gòu)中水印的值；根據(jù)所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判斷所述圖像中是否 包含水印。當(dāng)所述水印為偽隨機(jī)二值序列1和-1時(shí)，所述通過比較所述父系數(shù)的絕對(duì)值和所 有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值提取所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中水印的值包括當(dāng)所述父系數(shù)的絕對(duì)值大于所述所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值時(shí)，提取樹結(jié)構(gòu)的 水印的值為1 ；當(dāng)所述父系數(shù)的絕對(duì)值小于所述所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值時(shí)，提取樹結(jié)構(gòu)的 水印的值為-1。所述根據(jù)所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判斷所述圖像中 是否包含水印包括預(yù)先設(shè)置閾值；計(jì)算所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性，獲得相關(guān)性值；當(dāng)所述相關(guān)性值不小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中包含水印，當(dāng)所述相關(guān)性值 小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中不包含水印。一種水印嵌入裝置，包括
Contourlet變換單元，用于對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所 述原始圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元，用于將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系 數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；樹結(jié)構(gòu)選擇單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水印的 樹結(jié)構(gòu)；絕對(duì)值計(jì)算單元，用于計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的 絕對(duì)值的平均值；水印嵌入單元，用于根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù)的絕對(duì)值與所述所有子系 數(shù)絕對(duì)值的平均值，完成水印嵌入。一種水印提取檢測(cè)裝置，包括Contourlet變換單元，用于對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述圖 像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元，用于將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系 數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；樹結(jié)構(gòu)選擇單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)；絕對(duì)值計(jì)算單元，用于計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的 絕對(duì)值的平均值；水印值提取單元，用于通過比較所述父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平 均值提取所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中水印的值；水印檢測(cè)單元，用于根據(jù)所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判 斷所述圖像中是否包含水印。所述水印檢測(cè)單元包括預(yù)設(shè)閾值單元，用于預(yù)先設(shè)置閾值；相關(guān)性計(jì)算單元，用于計(jì)算所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān) 性，獲得相關(guān)性值；相關(guān)性比較單元，用于當(dāng)所述相關(guān)性值不小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中包含 水印，當(dāng)所述相關(guān)性值小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中不包含水印?？梢姡旧暾?qǐng)實(shí)施例中對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得圖像的低頻 子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息，將三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)， 第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從樹結(jié)構(gòu)中選擇用 于相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)，計(jì)算選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值， 根據(jù)水印的值調(diào)整父系數(shù)的絕對(duì)值與所有子系數(shù)絕對(duì)值的平均值，完成水印嵌入，或者通 過比較父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值提取選擇的樹結(jié)構(gòu)中水印的值，并 根據(jù)提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判斷圖像中是否包含水印。本發(fā)明通 過采用非冗余Contourlet變換對(duì)圖像進(jìn)行變換，彌補(bǔ)了小波變換難以捕捉到二維圖像的 邊緣信息的缺陷，因此提高了水印系統(tǒng)的魯棒性。


為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本申請(qǐng)水印嵌入方法的第一實(shí)施例流程圖；圖2為本申請(qǐng)水印嵌入方法的第二實(shí)施例流程圖；圖3為本申請(qǐng)水印檢測(cè)方法的第一實(shí)施例流程圖；圖4為本申請(qǐng)水印檢測(cè)方法的第二實(shí)施例流程圖；圖5為本申請(qǐng)水印嵌入裝置的實(shí)施例框圖；圖6為本申請(qǐng)水印檢測(cè)裝置的實(shí)施例框圖。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種水印嵌入方法、水印檢測(cè)方法及裝置。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，并使本申請(qǐng)實(shí) 施例的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中技術(shù)方 案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本申請(qǐng)實(shí)施例中的水印嵌入和水印檢測(cè)均基于Contourlet變換。Contourlet變 換是直接產(chǎn)生于離散域的變換，是一種“真””的二維圖像表示方法，這種方法可以很好地抓 住圖像的幾何結(jié)構(gòu)，并且因?yàn)槔幂喞€段(Contour Segment)的構(gòu)造方式產(chǎn)生了一種靈 活可變的多分辨分析的，局部的和方向性的表示方法。Contourlet可以滿足曲線的各向異 性尺度關(guān)系，并且提供一種快速的，結(jié)構(gòu)化的象曲線波一樣的分解采樣信號(hào)方法。與其他分 析方式最不同的是，Contourlet允許在不同的尺度下，有不同數(shù)目的方向，因此可以成功逼 近含C2曲線的光滑分段函數(shù)。本申請(qǐng)采用的非冗余的Contourlet變換可以通過一個(gè)拉普拉斯塔形結(jié)構(gòu)與一個(gè) 方向?yàn)V波組(DFB)而構(gòu)造而成，非冗余Contourlet變換的主要優(yōu)點(diǎn)是為圖像獲得了一個(gè)非 冗余的多尺度和多方向的分解方式。由于該變換是基于小波變換的，所以也稱作為基于小 波變換的Contourlet變換(WBCT)。參見圖1，為本申請(qǐng)水印嵌入方法的第一實(shí)施例流程圖步驟101 對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得原始圖像的低頻子
帶信息和三級(jí)高頻子帶信息。步驟102 將三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻 子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)。步驟103 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)。步驟104 計(jì)算選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值。步驟105 根據(jù)水印的值調(diào)整父系數(shù)的絕對(duì)值與所有子系數(shù)絕對(duì)值的平均值，完 成水印嵌入，結(jié)束當(dāng)前流程。參見圖2，為本申請(qǐng)水印嵌入方法的第二實(shí)施例流程圖步驟201 預(yù)先設(shè)置長(zhǎng)度與樹結(jié)構(gòu)個(gè)數(shù)一致的密鑰。
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步驟202 獲取像素為512乘以512的原始圖像。步驟203 對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得原始圖像的低頻子
帶信息和三級(jí)高頻子帶信息。三級(jí)高頻子帶中第一級(jí)高頻子帶包含四個(gè)子帶，第二級(jí)高頻子帶包含八個(gè)子帶， 第三級(jí)高頻子帶包含十六個(gè)子帶。非冗余Contourlet變換的主要優(yōu)點(diǎn)是為圖像獲得了一個(gè)非冗余的多尺度和多方 向的分解方式。具體地，在每級(jí)Contourlet變換時(shí)都會(huì)獲得三個(gè)高頻子帶，分別為L(zhǎng)H、HL和HH子 帶。假設(shè)是小波空間的一個(gè)正交基，則尺度空間<和
JJ J’K可以表示成《=V;十W; , Wj2 =十妒二其中，j為尺度，k = HL, LH, HH。將l」-th級(jí)DFB應(yīng)用到每個(gè)巧 上，則可得個(gè)方 向子帶-Wl,. (w) ( m = 0,2,…,2。-1 )。因此
2^-1妒 十?dāng)U(w)
'· m=0 J' ' J另外，方向子帶OO的基為φ]Μ Ι] (Π) = Σ Skjj (η ~ sUjmV1 (m)其中，—/嚴(yán))，me Z2 是 12(Z2)的方向基。圖像首先分解為小波層，接著每個(gè)高頻子帶再通過DFB獲得方向信息，經(jīng)過變換 后一個(gè)父系數(shù)對(duì)應(yīng)四個(gè)子系數(shù)，一個(gè)父子關(guān)系結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)一個(gè)樹結(jié)構(gòu)。步驟204:將三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻 子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)。步驟205 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水印的512個(gè)樹結(jié)構(gòu)。步驟206 計(jì)算選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值。假設(shè)原圖和經(jīng)Contourlet變換后被壓縮圖像的父系數(shù)分別記為P1和P2,其對(duì)應(yīng) 的四個(gè)子系數(shù)分別記為Cli和C2i (i = 1，2，3，4)。如果操作前IP11彡mean (| Cli |)和操作后| P21彡mean (| C2i |)成立，或者，操作前IP11 < mean (| Cli |)和操作后 | P21 < mean (| C2i |)成立，則我們認(rèn)為這個(gè)能量關(guān)系在JPEG壓縮操作前后是不變的。步驟207 判斷水印的值，若水印的值為偽隨機(jī)二值序列中的1，則執(zhí)行步驟208 ； 若水印的值為偽隨機(jī)二值序列中的-1，則執(zhí)行步驟209。步驟208 增加父系數(shù)的絕對(duì)值直至所述父系數(shù)的絕對(duì)值大于所述所有子系數(shù)的 絕對(duì)值的平均值，結(jié)束當(dāng)前流程。步驟209 減少父系數(shù)的絕對(duì)值直至所述父系數(shù)的絕對(duì)值小于所述所有子系數(shù)的 絕對(duì)值的平均值，結(jié)束當(dāng)前流程。上述步驟207至步驟209可以按照如下方式進(jìn)行0094]當(dāng)水印比特=1
0095]如果 parent ≥| average | ,
0096]不執(zhí)行其它操作；
0097]否則
0098]增加 parent 的值,使得 parent ≥ | average | ；
0099]具體調(diào)節(jié)過程如下
0100]如果 parent >=0
0101]則 parent = parent+(Kl)氺(I average I-parent)；
0102]如果 parent <0
0103]貝Ij parent = parent- (Kl) * ( average | _ | parent |)；
0104]當(dāng)水印比特=-1
0105]如果parent < average
0106]不執(zhí)行其它操作；
0107]否則
0108]parent ^ft7parent < average ；
0109]具體調(diào)節(jié)過程如下
0110]如果 parent >=0
0111 ]則 parent = parent+(K2)氺(parent-1average|)；
0112]如果 parent <0
0113]貝Ij parent = parent- (K2)氺(| parent | _ | average |)；
0114]其中，Kl和K2為預(yù)先設(shè)置的調(diào)節(jié)不可見性和魯棒性之間的閾值。嵌入過程結(jié)束 后，通過重構(gòu)算法可以得到含水印的圖。
0115]參見圖3，為本申請(qǐng)水印檢測(cè)方法的第一實(shí)施例流程圖
0116]步驟301 對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得圖像的低頻子帶信息和
三級(jí)高頻子帶信息。
0117]步驟302 將三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻 子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)。
0118]步驟303 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從樹結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)。
0119]步驟304:計(jì)算選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值。
0120]步驟305 通過比較父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值提取選擇的 樹結(jié)構(gòu)中水印的值。
0121]步驟306 根據(jù)提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判斷圖像中是否 包含水印，結(jié)束當(dāng)前流程。
0122]參見圖4，為本申請(qǐng)水印檢測(cè)方法的第二實(shí)施例流程圖
0123]步驟401 預(yù)先設(shè)置用于水印檢測(cè)的閾值。
0124]步驟402 獲取像素為512乘以512的圖像。
0125]步驟403 對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得圖像的低頻子帶信息和
三級(jí)高頻子帶信息。
步驟404:將三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻 子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)。步驟405 根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從樹結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)。步驟406 計(jì)算選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值。步驟407 判斷父系數(shù)的絕對(duì)值與所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值，若不小于，則執(zhí) 行步驟408 ；若小于，則執(zhí)行步驟409。步驟408 提取樹結(jié)構(gòu)的水印的值為1，執(zhí)行步驟410。步驟409 提取樹結(jié)構(gòu)的水印的值為-1。步驟410 計(jì)算提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性，獲得相關(guān)性值。步驟411 判斷相關(guān)性值是否小于閾值，若是，則執(zhí)行步驟412;否則，執(zhí)行步驟 413。步驟412 確定所述圖像中不包含水印，結(jié)束當(dāng)前流程。步驟413 確定所述圖像中包含水印，結(jié)束當(dāng)前流程。上述水印提取的過程是水印嵌入過程的逆過程，將含水印的圖做相同級(jí)數(shù)的WBCT 變換，并利用密鑰選出嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)，通過比較樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)絕對(duì)值和四個(gè)子系數(shù) 絕對(duì)值的平均值的大小關(guān)系可提取水印比特，即如果前者大于后者，則提取的水印比特為 1，如果前者小于后則，則提取的水印比特為-1，對(duì)每個(gè)樹結(jié)構(gòu)重復(fù)上述過程，即可恢復(fù)所有 的水印信息。在進(jìn)行水印檢測(cè)時(shí)，可以采用Normalized相關(guān)性來確定作品中是否含有水印。如 果相關(guān)性值NC值大于一個(gè)事先確定的閾值，則認(rèn)為該作品中含有水印，否則不含有水印。 NC值按如下公式計(jì)算NC(W,W)=把_拉··)其中，w為原始水印，w為提取水印。如果NC >= T，則作品中含有水印，否則不含 有水印。閾值T的設(shè)置基于如下所示的誤警概率 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值
0. 23，由此得到 Pfp = 1. 03X 10_7。與本申請(qǐng)水印嵌入方法和水印檢測(cè)方法的實(shí)施例相對(duì)應(yīng)，本申請(qǐng)還提供了水印嵌 入裝置和水印檢測(cè)裝置的實(shí)施例。參見圖5，為本申請(qǐng)水印嵌入裝置的實(shí)施例框圖。該水印檢測(cè)裝置包括=Contourlet變換單元510、樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元520、樹結(jié)構(gòu)選 擇單元530、絕對(duì)值計(jì)算單元540和水印嵌入單元550。其中，Contourlet變換單元510，用于對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變 換，獲得所述原始圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元520，用于將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為 父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；
10
樹結(jié)構(gòu)選擇單元530，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水 印的樹結(jié)構(gòu)；絕對(duì)值計(jì)算單元540，用于計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系 數(shù)的絕對(duì)值的平均值；水印嵌入單元550，用于根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù)的絕對(duì)值與所述所有 子系數(shù)絕對(duì)值的平均值，完成水印嵌入。參見圖6，為本申請(qǐng)水印檢測(cè)裝置的實(shí)施例框圖。該水印檢測(cè)裝置包括=Contourlet變換單元610、樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元620、樹結(jié)構(gòu)選 擇單元630、絕對(duì)值計(jì)算單元640、水印值提取單元650和水印檢測(cè)單元660。其中，Contourlet變換單元610，用于對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲 得所述圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元620，用于將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為 父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；樹結(jié)構(gòu)選擇單元630，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)的樹結(jié) 構(gòu)；絕對(duì)值計(jì)算單元640，用于計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系 數(shù)的絕對(duì)值的平均值；水印值提取單元650，用于通過比較所述父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值 的平均值提取所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中水印的值；水印檢測(cè)單元660，用于根據(jù)所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān) 性判斷所述圖像中是否包含水印。具體的，水印檢測(cè)單元660可以包括(圖6中未示出)預(yù)設(shè)閾值單元，用于預(yù)先設(shè) 置閾值；相關(guān)性計(jì)算單元，用于計(jì)算所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性， 獲得相關(guān)性值；相關(guān)性比較單元，用于當(dāng)所述相關(guān)性值不小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中 包含水印，當(dāng)所述相關(guān)性值小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中不包含水印。通過以上的實(shí)施方式的描述可知，本申請(qǐng)實(shí)施例中對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余 Contourlet變換，獲得圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息，將三級(jí)高頻子帶中第三 級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)，根據(jù) 預(yù)先設(shè)置的密鑰從樹結(jié)構(gòu)中選擇用于相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)，計(jì)算選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值 和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值，根據(jù)水印的值調(diào)整父系數(shù)的絕對(duì)值與所有子系數(shù)絕對(duì)值 的平均值，完成水印嵌入，或者通過比較父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值 提取選擇的樹結(jié)構(gòu)中水印的值，并根據(jù)提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判 斷圖像中是否包含水印。本發(fā)明通過采用非冗余Contourlet變換對(duì)圖像進(jìn)行變換，彌補(bǔ)了 小波變換難以捕捉到二維圖像的邊緣信息的缺陷，因此提高了水印系統(tǒng)的魯棒性。通過以上的實(shí)施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請(qǐng)可 借助軟件加必需的通用硬件平臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)?；谶@樣的理解，本申請(qǐng)的技術(shù)方案本質(zhì) 上或者說對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品 可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中，如ROM/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備 (可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例或者實(shí)施例的某些部分所述的方法。本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部 分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于系統(tǒng)實(shí) 施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例 的部分說明即可。本申請(qǐng)可用于眾多通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù) 器計(jì)算機(jī)、手持設(shè)備或便攜式設(shè)備、平板型設(shè)備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂 盒、可編程的消費(fèi)電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)PC、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、包括以上任何系統(tǒng)或設(shè)備的 分布式計(jì)算環(huán)境等等。本申請(qǐng)可以在由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序 模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對(duì)象、組 件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐本申請(qǐng)，在這些分布式計(jì)算環(huán)境中，由 通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠(yuǎn)程處理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可以 位于包括存儲(chǔ)設(shè)備在內(nèi)的本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)中。雖然通過實(shí)施例描繪了本申請(qǐng)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本申請(qǐng)有許多變形和 變化而不脫離本申請(qǐng)的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請(qǐng)的 精神。
權(quán)利要求
一種水印嵌入方法，其特征在于，包括對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述原始圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)；計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值；根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù)的絕對(duì)值與所述所有子系數(shù)絕對(duì)值的平均值，完成水印嵌入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述三級(jí)高頻子帶中第一級(jí)高頻子帶包 含四個(gè)子帶，第二級(jí)高頻子帶包含八個(gè)子帶，第三級(jí)高頻子帶包含十六個(gè)子帶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)先設(shè)置的密鑰的長(zhǎng)度與所述樹結(jié) 構(gòu)的個(gè)數(shù)一致。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述選擇用于嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù) 為512個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的方法，其特征在于，所述水印為偽隨機(jī)二值序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述偽隨機(jī)二值序列分別為1和-1 時(shí)，所述根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù)的絕對(duì)值與所述所有子系數(shù)絕對(duì)值的平均值包 括當(dāng)所述水印的值為1時(shí)，增加所述父系數(shù)的絕對(duì)值直至所述父系數(shù)的絕對(duì)值大于所述 所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值；當(dāng)所述水印的值為-1時(shí)，減少所述父系數(shù)的絕對(duì)值直至所述父系數(shù)的絕對(duì)值小于所 述所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值。
7.一種水印檢測(cè)方法，其特征在于，包括對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻 子帶信息；將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系 數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)； 計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值； 通過比較所述父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值提取所述選擇的樹結(jié) 構(gòu)中水印的值；根據(jù)所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判斷所述圖像中是否包含 水印。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述水印為偽隨機(jī)二值序列1和-1時(shí)， 所述通過比較所述父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值提取所述選擇的樹結(jié) 構(gòu)中水印的值包括當(dāng)所述父系數(shù)的絕對(duì)值大于所述所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值時(shí)，提取樹結(jié)構(gòu)的水印 的值為1 ；當(dāng)所述父系數(shù)的絕對(duì)值小于所述所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值時(shí)，提取樹結(jié)構(gòu)的水印 的值為-1。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述提取的水印與預(yù)先保存的 原始水印之間的相關(guān)性判斷所述圖像中是否包含水印包括預(yù)先設(shè)置閾值；計(jì)算所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性，獲得相關(guān)性值； 當(dāng)所述相關(guān)性值不小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中包含水印，當(dāng)所述相關(guān)性值小于 所述閾值時(shí)，確定所述圖像中不包含水印。
10.一種水印嵌入裝置，其特征在于，包括Contourlet變換單元，用于對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述原 始圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元，用于將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)， 第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；樹結(jié)構(gòu)選擇單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)；絕對(duì)值計(jì)算單元，用于計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì) 值的平均值；水印嵌入單元，用于根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù)的絕對(duì)值與所述所有子系數(shù)絕 對(duì)值的平均值，完成水印嵌入。
11.一種水印檢測(cè)裝置，其特征在于，包括Contourlet變換單元，用于對(duì)圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述圖像的 低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；樹結(jié)構(gòu)構(gòu)成單元，用于將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)， 第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；樹結(jié)構(gòu)選擇單元，用于根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇相應(yīng)的樹結(jié)構(gòu)； 絕對(duì)值計(jì)算單元，用于計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì) 值的平均值；水印值提取單元，用于通過比較所述父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值 提取所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中水印的值；水印檢測(cè)單元，用于根據(jù)所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性判斷所 述圖像中是否包含水印。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述水印檢測(cè)單元包括 預(yù)設(shè)閾值單元，用于預(yù)先設(shè)置閾值；相關(guān)性計(jì)算單元，用于計(jì)算所述提取的水印與預(yù)先保存的原始水印之間的相關(guān)性，獲 得相關(guān)性值；相關(guān)性比較單元，用于當(dāng)所述相關(guān)性值不小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中包含水印， 當(dāng)所述相關(guān)性值小于所述閾值時(shí)，確定所述圖像中不包含水印。
全文摘要
本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種水印嵌入方法、水印檢測(cè)方法及裝置，所述水印嵌入方法包括對(duì)原始圖像進(jìn)行三級(jí)非冗余Contourlet變換，獲得所述原始圖像的低頻子帶信息和三級(jí)高頻子帶信息；將所述三級(jí)高頻子帶中第三級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為父系數(shù)，第二級(jí)高頻子帶中的系數(shù)作為子系數(shù)構(gòu)成樹結(jié)構(gòu)；根據(jù)預(yù)先設(shè)置的密鑰從所述樹結(jié)構(gòu)中選擇用于嵌入水印的樹結(jié)構(gòu)；計(jì)算所述選擇的樹結(jié)構(gòu)中父系數(shù)的絕對(duì)值和所有子系數(shù)的絕對(duì)值的平均值；根據(jù)所述水印的值調(diào)整所述父系數(shù)的絕對(duì)值與所述所有子系數(shù)絕對(duì)值的平均值，完成水印嵌入。本發(fā)明通過采用非冗余Contourlet變換彌補(bǔ)了小波變換難以捕捉二維圖像邊緣信息的缺陷，提高了水印系統(tǒng)的魯棒性。
文檔編號(hào)G06T1/00GK101872466SQ20091016536
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者胡揚(yáng)忠, 賈永華, 鄔偉琪, 黃添喜 申請(qǐng)人:杭州?？低曑浖邢薰?