專利名稱：具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法及其提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像信息安全技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法及其提取方法。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)外有關(guān)認(rèn)證水印的論述日益增加。但是，大多數(shù)認(rèn)證水印研究都是針對某一種添加方式或者使用某一個變換工具，這類單一的認(rèn)證水印算法，要么不能很好地抵抗各種攻擊，要么就過于復(fù)雜而不能得到實際應(yīng)用。因此，有必要研究雙重水印來提高水印的抗攻擊能力。目前的雙重水印嵌入方法，習(xí)慣采用在圖像像素的最低位嵌入一重水印，在次低位嵌入另一重水印。雖然這些雙重水印都可以提高水印的抗攻擊能力。然而他們都比只嵌入一重水印對原圖像的損壞更大。因此，有必要研究出一種不會增加對原圖像的損壞的雙重水印方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種具有魯棒性、能夠有效的檢測出塊攻擊及替換攻擊、對原始圖像的損壞少的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法包括以下步驟:步驟一:將原始圖像的最不重要位置零，并對其進(jìn)行I X J分塊，第r塊記為又;，同
時根據(jù)分塊的大小設(shè)計置亂模板，對每一個分塊都采用相同的置亂模板進(jìn)行置亂；步驟二:對圖像進(jìn)行Hash函數(shù)加密，計算出圖像數(shù)據(jù)摘要已，所述已滿足以下公式:
權(quán)利要求
1.一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法，其特征在于:其包括以下步驟: 步驟一:將原始圖像的最不重要位置零，并對其進(jìn)行I X J分塊，第r塊記為^，同時根據(jù)分塊的大小設(shè)計置亂模板，對每一個分塊都采用相同的置亂模板進(jìn)行置亂； 步驟二:對圖像進(jìn)行Hash函數(shù)加密，計算出圖像數(shù)據(jù)摘要已，所述已滿足以下公式: Pr = H_，t) = (X,W，”.A0 其中，P丨為散列值，S為散列長度，M為圖像高度，N為圖像寬度，將已作為第一重水印信息； 步驟三:對P,進(jìn)行Huffman編碼，實現(xiàn)無損壓縮； 步驟四:在Huffman編碼后的圖像塊的剩余位中嵌入第二重水印信息，即得到含有雙重水印信息的圖像Hr; 步驟五:將需要嵌入的二值水印圖像記為W(i，j)，并對其進(jìn)行對應(yīng)的IXJ分塊，相應(yīng)的分塊記為Wr(i，j)，然后將雙重水印信息的圖像Hr與二值水印圖像分塊Wr(i，j)實施異或操作得到要嵌入的雙重水印I"其中I=H0W: ΓΓΓ 步驟六:利用公鑰密碼系統(tǒng)E (.)及私人密碼K對雙重水印L加密，得到加密后的水印信息C；，其中Cr=Ek(Ir) 最后利用加密后的水印信 息(；重新修改^的最不重要位，即得到嵌入雙重水印的圖像Yr。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法，其特征在于: 所述步驟一中采用16X8的圖像分塊；所述步驟二中的Hash函數(shù)為MD5函數(shù)，散列長度 S=128。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法，其特征在于: 所述步驟四中的嵌入第二重水印信息的具體嵌入過程如下: 設(shè)Huffman編碼后的圖像塊的剩余位為η位，我們將最后四位用來存儲第二重水印信息的長度η-4 ;將每個分塊相臨近的32X16圖像塊的每個像素點的值相乘，得到乘積，把乘積mod2n4運(yùn)算,得到mod運(yùn)算的余數(shù),將余數(shù)存入剩余的n4位,作為第二重水印信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法，其特征在于: 所述步驟三中的Huffman編碼的過程為: ①首先統(tǒng)計出需要編碼的每個符號出現(xiàn)的頻率，并按照符號出現(xiàn)的頻率從小到大依序排序； ②選出最小值和第二小值，作為二叉樹的兩個葉子節(jié)點，將最小值與第二小值的和作為二叉樹的根節(jié)點； ③如果二叉樹的根節(jié)點為1，即選出的最小值與第二小值的和為1，則執(zhí)行④；否則，將選剩下的值重復(fù)執(zhí)行①和②，并將本輪產(chǎn)生的新根節(jié)點與上一輪產(chǎn)生的根節(jié)點作為新的二叉樹的兩個葉子節(jié)點，將其和作為新的二叉樹的根節(jié)點，重復(fù)本步驟直至得到為I的根節(jié)占.④將形成的遍歷二叉樹的左節(jié)點標(biāo)O，右節(jié)點表面1，并把最上面的根節(jié)點到最下面的葉子節(jié)點之間的O、I序列串起來,即得到各個符號的Huffman編碼。
5.一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的提取方法，其特征在于:其包括以下步驟:步驟一:將待提取的圖像分塊，分離出像素最不重要位，并將其記為4，同時對每個圖像分塊的最不重要位置零，并將置零后的記為I；，然后將I；、圖像高度M、圖像寬度N作為MD5函數(shù)的輸入，計算出圖像數(shù)據(jù)摘要Sr，利用公鑰解密系統(tǒng)對Gr解密得: Ur=DKu (Gr) 其中，Ur為嵌入時嵌入的雙重水印，D(.)為公鑰解密系統(tǒng)，K為私人密碼；將Ur的最后四位記為Ly也即是第二重水印信息的長度記為L ； 步驟二:嵌入第二重水印時的方法提取出第二重水印信息艮； 步驟三:圖像數(shù)據(jù)摘要Sr進(jìn)行Huffman編碼，得到具有雙重水印信息的圖像Qj 步驟四:將Qr與Ur異或，即提取出第一重水印信息V,，所述 X =Qr ur; 步驟五:根據(jù)水印嵌入過程 中的置亂模板對提取第一重水印信息后的圖像塊進(jìn)行反置舌L即恢復(fù)原始圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有魯棒性的雙重脆弱數(shù)字水印的嵌入方法及其提取方法，該嵌入方法包括原始圖像的LSB置零、分塊、置亂；計算出圖像數(shù)據(jù)摘要；無損壓縮；嵌入第二重水印信息，得到雙重水印信息的圖像；異或操作，得到嵌入的雙重水印Ir；用公約密碼系統(tǒng)和私人密碼對Ir加密，得到加密后的水印信息Cr，用Cr修改最不重要位，得到嵌入雙重水印的圖像。所述提取方法包括水印圖像進(jìn)行分塊，分離出分塊的最不重要位,并對最不重要位置零；計算出圖像數(shù)據(jù)摘要Sr；解密運(yùn)算得雙重水印Ur；Huffman編碼得到雙重水印信息的圖像Qr；提取出第一重水印信息；反置亂恢復(fù)出原始圖像。本發(fā)明實現(xiàn)了雙重水印的加密，增加了信息保密強(qiáng)度，對原始圖像的損壞小。
文檔編號G06T1/00GK103116871SQ20131003302
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者孔祥增, 陳麗萍, 姚志強(qiáng), 黃榕寧, 宋考 申請人:福建師范大學(xué)