一種數(shù)字水印嵌入、提取方法、嵌入、提取裝置以及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于數(shù)字水印嵌入【技術(shù)領(lǐng)域】，提供了一種數(shù)字水印嵌入、提取方法、嵌入、提取裝置以及系統(tǒng)，該方法包括：生成Y分量嵌入常數(shù)、Q分量嵌入常數(shù)、I分量嵌入常數(shù)；分別將生成的Y分量嵌入常數(shù)、Q分量嵌入常數(shù)、I分量嵌入常數(shù)，替換所述Y分量常數(shù)、所述Q分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)，生成各個嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，根據(jù)各個所述嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集生成嵌入水印后的YIQ色彩空間，將嵌入水印后的YIQ色彩空間轉(zhuǎn)換至RGB色彩空間，生成嵌入水印圖像。本發(fā)明可以有效地避免抵抗壓縮、濾波、噪聲和剪裁等常見的攻擊，從而具有很好的應(yīng)用潛力。
【專利說明】—種數(shù)字水印嵌入、提取方法、嵌入、提取裝置以及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字水印嵌入【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種數(shù)字水印嵌入、提取方法、嵌入、提取裝置以及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字水印技術(shù)的出現(xiàn)是由于網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字作品侵權(quán)問題的產(chǎn)生，其主要目的是保護(hù)數(shù)字作品的所有者和合法使用者，證明數(shù)字作品的版權(quán)歸屬問題。例如，在原始無水印圖像(有版權(quán)的圖像)中嵌入水印，后續(xù)對該圖像進(jìn)行數(shù)字水印提取，提取原先嵌入的水印，以達(dá)到證明數(shù)字作品的版權(quán)的目的。
[0003]然而，現(xiàn)有的數(shù)字水印嵌入方法，通常將水印直接嵌入在原始無水印圖像的紅綠藍(lán)RGB分量中，而RGB分量的穩(wěn)定性弱，受到外界的攻擊后，在RGB分量中提取的水印產(chǎn)生較大的失真，甚至提取不到圖像中的數(shù)字水印。例如，當(dāng)嵌入在RGB分量中的綠色分量時，部分非法使用者為了破壞圖像中嵌入的水印，會對嵌入水印的圖像進(jìn)行攻擊，這些攻擊可能是圖像壓縮、圖像剪裁、圖像拉伸、圖像濾波等，攻擊會對版權(quán)的圖像的綠色分量極大的變化，受到外界的攻擊后，在綠色分量中提取的水印產(chǎn)生較大的失真，甚至提取不到圖像中的數(shù)字水印。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種數(shù)字水印嵌入、提取方法、嵌入、提取裝置以及系統(tǒng)，旨在解決數(shù)字水印嵌入方法，將水印直接嵌入在原始無水印圖像的紅綠藍(lán)RGB分量中，RGB分量的穩(wěn)定性弱，導(dǎo)致受到外界的攻擊后，在RGB分量中提取的水印產(chǎn)生較大的失真，甚至提取不到圖像中的數(shù)字水印的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種數(shù)字水印嵌入方法，包括:
[0006]本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種數(shù)字水印提取方法，包括:
[0007]本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種數(shù)字水印嵌入裝置，包括:
[0008]本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種數(shù)字水印提取裝置，包括:
[0009]本發(fā)明實(shí)施例的另一目的在于提供一種水印系統(tǒng)，包括上述數(shù)字水印嵌入裝置以及上述數(shù)字水印提取裝置。
[0010]在本發(fā)明實(shí)施例中，采用穩(wěn)定的參數(shù)替換了紅綠藍(lán)RGB分量、將原始無水印HQ圖像子塊的順序置亂，并采用了誤差補(bǔ)償?shù)姆绞教岣吡饲度胨D像的質(zhì)量，一方面可以避免了出現(xiàn)RGB分量的穩(wěn)定性弱，導(dǎo)致受到外界的攻擊后，在RGB分量中提取的水印產(chǎn)生較大的失真，甚至提取不到圖像中的數(shù)字水印的情況；另一方面可以有效地避免抵抗壓縮、濾波、噪聲和剪裁等常見的攻擊，從而具有很好的應(yīng)用潛力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字水印嵌入方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；[0012]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字水印提取方法的實(shí)施流程圖；
[0013]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的原始無水印圖像較佳的樣例圖；
[0014]圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的原始水印的樣例圖；
[0015]圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的嵌入水印圖像較佳的樣例圖；
[0016]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的提取的水印的樣例圖；
[0017]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的剪掉1/4尺寸的嵌入水印圖像較佳的樣例圖；
[0018]圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的提取剪掉1/4尺寸的嵌入水印圖像的水印的樣例圖；
[0019]圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的剪掉1/2尺寸的嵌入水印圖像較佳的樣例圖；
[0020]圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的提取剪掉1/2尺寸的嵌入水印圖像的水印的樣例圖；
[0021]圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字水印嵌入裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]圖12是本 發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字水印提取裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0024]?Q,是NTSC (National Television Standards Committee)電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。Y是提供黑白電視及彩色電視的亮度信號(Luminance),即亮度(Brightness), I代表1n-phase,色彩從橙色到青色，Q代表Quadrature-phase,色彩從紫色到黃綠色。
[0025]實(shí)施例一
[0026]參考圖1，圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字水印嵌入方法的實(shí)現(xiàn)流程圖，詳述如下:
[0027]在步驟SlOl中，獲取原始無水印RGB圖像，將所述原始無水印圖像RGB轉(zhuǎn)換至原始無水印YIQ圖像，并對所述原始無水印YIQ圖像進(jìn)行分割，分割成多個尺寸相同且不相互重疊的原始無水印YIQ圖像子塊，根據(jù)預(yù)先建立的曲面擬合模型對各個所述原始無水印YIQ圖像子塊進(jìn)行曲面擬合，得到各個原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，其中，所述Y分量編碼集包括Y分量常數(shù)，所述I分量編碼集包括I分量常數(shù)，所述Q分量編碼集包括Q分量常數(shù)；
[0028]其中，從將RGB色彩空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)IQ色彩空間，將水印嵌入Y、1、Q三個分量中，其轉(zhuǎn)換方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字水印嵌入方法，其特征在于，包括: 獲取原始無水印RGB圖像，將所述原始無水印圖像RGB轉(zhuǎn)換至原始無水印YIQ圖像，并對所述原始無水印YIQ圖像進(jìn)行分割，分割成多個尺寸相同且不相互重疊的原始無水印YIQ圖像子塊，根據(jù)預(yù)先建立的曲面擬合模型對各個所述原始無水印YIQ圖像子塊進(jìn)行曲面擬合，得到各個原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，其中，所述Y分量編碼集包括Y分量常數(shù)，所述I分量編碼集包括I分量常數(shù)，所述Q分量編碼集包括Q分量常數(shù)； 將預(yù)存的水印轉(zhuǎn)換成水印序列； 對所述原始無水印YIQ圖像子塊進(jìn)行編碼，采用預(yù)設(shè)密鑰做隨機(jī)種子生成偽隨機(jī)序列，根據(jù)所述偽隨機(jī)序列以及所述編碼選取所述原始無水印YIQ圖像子塊； 所述根據(jù)預(yù)先建立的嵌入模型、預(yù)先設(shè)定的嵌入系數(shù)，將選取的所述原始無水印YIQ圖像子塊中的所述Y分量常數(shù)、所述Q分量常數(shù)以及所述I分量常數(shù)，分別加上所述水印序列中的數(shù)值，分別生成Y分量嵌入常數(shù)、Q分量嵌入常數(shù)、I分量嵌入常數(shù)； 在各個所述原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集中，分別將生成的Y分量嵌入常數(shù)、Q分量嵌入常數(shù)、I分量嵌入常數(shù)，替換所述Y分量常數(shù)、所述Q分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)，生成各個嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，根據(jù)各個所述嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集生成嵌入水印后的YIQ色彩空間，將嵌入水印后的YIQ色彩空間轉(zhuǎn)換至RGB色彩空間，生成嵌入 水印圖像； 其中，所述嵌入系數(shù)包括Y分量嵌入系數(shù)、Q分量嵌入系數(shù)、I分量嵌入系數(shù)； 其中，所述水印為黑白圖像； 其中，所述水印序列中的數(shù)值取值為O或者取值為I。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先建立的曲面擬合模型以及所述原始無水印YIQ圖像子塊的YIQ的三個分量，生成嵌入水印信息的圖像編碼，具體為: 調(diào)用預(yù)先建立的曲面擬合模型，所述曲面擬合模型，具體為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)預(yù)先建立的嵌入模型、預(yù)先設(shè)定的嵌入系數(shù)，將所述Y分量常數(shù)、所述Q分量常數(shù)以及所述I分量常數(shù)，分別加上所述水印序列中的數(shù)值，分別生成Y分量嵌入常數(shù)、Q分量嵌入常數(shù)、I分量嵌入常數(shù)，具體為: 調(diào)用預(yù)先建立的嵌入模型，所述嵌入模型，具體為:
4.一種數(shù)字水印提取方法，其特征在于，包括: 獲取嵌入水印RGB圖像，將所述嵌入水印RGB圖像轉(zhuǎn)換為嵌入水印HQ圖像，并對所述嵌入水印HQ圖像進(jìn)行分割，分割成多個尺寸相同且不相互重疊的嵌入水印HQ圖像子塊，根據(jù)預(yù)先建立的曲面擬合模型對各個所述嵌入水印YIQ圖像子塊進(jìn)行曲面擬合，得到各個所述嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，其中，所述Y分量編碼集包括Y分量嵌入常數(shù)，所述I分量編碼集包括I分量嵌入常數(shù)，所述Q分量編碼集包括Q分量嵌入常數(shù)； 對所述嵌入水印YIQ圖像子塊進(jìn)行編碼，采用預(yù)設(shè)密鑰做隨機(jī)種子生成偽隨機(jī)序列，根據(jù)所述偽隨機(jī)序列以及所述編碼選取所述嵌入水印YIQ圖像子塊； 根據(jù)各個選取的所述嵌入水印YIQ圖像子塊的所述Y分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)以及所述Q分量嵌入常數(shù)以及對應(yīng)的原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)以及所述Q分量嵌入常數(shù)，生成所述Y分量的水印序列、I分量的水印序列以及Q分量的水印序列； 計(jì)算所述Y分量的水印序列、I分量的水印序列以及Q分量的水印序列中同一位置的加值，根據(jù)所述加值、預(yù)先建立的還原規(guī)則，還原出水印序列； 根據(jù)還原出的水印序列，重建水??； 所述還原規(guī)則為若不小于2，表示水印序列中所述位置的值為1，若小于2，表示水印序列中所述位置的值為O的規(guī)則。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)各個所述嵌入水印YIQ圖像子塊的所述Y分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)以及所述Q分量嵌入常數(shù)以及對應(yīng)的原始無水印HQ圖像子塊的Y分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)以及所述Q分量嵌入常數(shù)，生成所述Y分量的水印序列、I分量的水印序列以及Q分量的水印序列，具體為: 計(jì)算所有所述嵌入水印YIQ圖像子塊中的Y分量嵌入常數(shù)與對應(yīng)的原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量常數(shù)之間同一位置的差值，根據(jù)所述差值以及預(yù)先建立的Y分量規(guī)則，生成Y分量的水印序列； 計(jì)算所有所述嵌入水印YIQ圖像子塊中的I分量嵌入常數(shù)與對應(yīng)的原始無水印YIQ圖像子塊的I分量常數(shù)之間同一位置的差值，根據(jù)所述差值以及預(yù)先建立的I分量判斷規(guī)則，生成I分量的水印序列； 計(jì)算所有所述嵌入水印YIQ圖像子塊中的Q分量嵌入常數(shù)與對應(yīng)的原始無水印YIQ圖像子塊的Q分量常數(shù)之間同一位置的差值，根據(jù)所述差值以及預(yù)先建立的Q分量判斷規(guī)則，生成Q分量的水印序列； 其中，所述Y分量規(guī)則為若差值接近于O，則所述Y分量的水印序列中該位置的值為O，若差值接近于Y分量嵌入系數(shù)，則所述Y分量的水印序列中該位置的值為I ; 其中，所述Q分量規(guī)則為若差值接近于O，則所述Q分量的水印序列中該位置的值為O，若差值接近于Q分量嵌入系數(shù)，則所述Q分量的水印序列中該位置的值為I ; 其中，所述I分量規(guī)則為若差值接近于O，則所述I分量的水印序列中該位置的值為O，若差值接近于I分量嵌入系數(shù)，則所述I分量的水印序列中該位置的值為I。
6.一種數(shù)字水印嵌入裝置，其特征在于，包括: 第一獲取單元，用于獲取原始無水印RGB圖像，將所述原始無水印圖像RGB轉(zhuǎn)換至原始無水印HQ圖像，并對所述原始無水印HQ圖像進(jìn)行分割，分割成多個尺寸相同且不相互重疊的原始無水印YIQ圖像子塊，根據(jù)預(yù)先建立的曲面擬合模型對各個所述原始無水印YIQ圖像子塊進(jìn)行曲面擬合，得到各個原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，其中， 所述Y分量編碼集包括Y分量常數(shù)，所述I分量編碼集包括I分量常數(shù)，所述Q分量編碼集包括Q分量常數(shù)； 第一生成單元，用于將預(yù)存的水印轉(zhuǎn)換成水印序列； 第一選取單元，用于對所述原始無水印YIQ圖像子塊進(jìn)行編碼，采用預(yù)設(shè)密鑰做隨機(jī)種子生成偽隨機(jī)序列，根據(jù)所述偽隨機(jī)序列以及所述編碼選取所述原始無水印YIQ圖像子塊； 第二生成單元，用于所述根據(jù)預(yù)先建立的嵌入模型、預(yù)先設(shè)定的嵌入系數(shù)，將選取的所述原始無水印YIQ圖像子塊中的所述Y分量常數(shù)、所述Q分量常數(shù)以及所述I分量常數(shù)，分別加上所述水印序列中的數(shù)值，分別生成Y分量嵌入常數(shù)、Q分量嵌入常數(shù)、I分量嵌入常數(shù)； 第三生成單元，用于在各個所述原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集中，分別將生成的Y分量嵌入常數(shù)、Q分量嵌入常數(shù)、I分量嵌入常數(shù)，替換所述Y分量常數(shù)、所述Q分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)，生成各個嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，根據(jù)各個所述嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集生成嵌入水印后的YIQ色彩空間，將嵌入水印后的YIQ色彩空間轉(zhuǎn)換至RGB色彩空間，生成嵌入水印圖像； 其中，所述嵌入系數(shù)包括Y分量嵌入系數(shù)、Q分量嵌入系數(shù)、I分量嵌入系數(shù)； 其中，所述水印為黑白圖像； 其中，所述水印序列中的數(shù)值取值為O或者取值為I。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一獲取單元，還包括: 第一調(diào)用子單元，用于調(diào)用預(yù)先建立的曲面擬合模型，所述曲面擬合模型，具體為:^{x,y) = ax1 +by2 +cxy+dx+ey+f.' ? 其中，X表示曲面橫坐標(biāo)、I表示曲面縱坐標(biāo)，a, b, c, d, f表示曲面擬合參數(shù)，f為分量常數(shù)，可以表示Y分量常數(shù)、I分量常數(shù)、Q分量常數(shù)； 分別輸入HQ的三個分量，生成Y分量編碼集CYi (X，y, j)、I分量編碼集Cli (X，y, j)、Q分量編碼集CQi (X，y, j)； 其中，i表示原始無水印YIQ圖像子塊的序號，其取值為1，2，…，j表示分量編碼集中參數(shù)的序號，其取值為1，2，…9，前面6個參數(shù)分別表示曲面擬合參數(shù)a，b, c, d, e, f，后面三個參數(shù)表示無水印的坐標(biāo)以及尺寸大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第二生成單元，還包括: 第二調(diào)用子單元，用于調(diào)用預(yù)先建立的嵌入模型，所述嵌入模型，具體為:
9.一種數(shù)字水印提取裝置，其特征在于，包括: 第二獲取單元，用于獲取嵌入水印RGB圖像，將所述嵌入水印RGB圖像轉(zhuǎn)換為嵌入水印YIQ圖像，并對所述嵌入水印YIQ圖像進(jìn)行分割，分割成多個尺寸相同且不相互重疊的嵌入水印HQ圖像子塊，根據(jù)預(yù)先建立的曲面擬合模型對各個所述嵌入水印HQ圖像子塊進(jìn)行曲面擬合，得到各個所述嵌入水印YIQ圖像子塊的Y分量編碼集、I分量編碼集、Q分量編碼集，其中，所述Y分量編碼集包括Y分量嵌入常數(shù)，所述I分量編碼集包括I分量嵌入常數(shù)，所述Q分量編碼集包括Q分量嵌入常數(shù)； 第二選取單元，用于對所述嵌入水印YIQ圖像子塊進(jìn)行編碼，采用預(yù)設(shè)密鑰做隨機(jī)種子生成偽隨機(jī)序列，根據(jù)所述偽隨機(jī)序列以及所述編碼選取所述嵌入水印YIQ圖像子塊；第四生成單元，用于根據(jù)各個選取的所述嵌入水印YIQ圖像子塊的所述Y分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)以及所述Q分量嵌入常數(shù)以及對應(yīng)的原始無水印YIQ圖像子塊的Y分量嵌入常數(shù)、所述I分量嵌入常數(shù)以及所述Q分量嵌入常數(shù)，生成所述Y分量的水印序列、I分量的水印序列以及Q分量的水印序列； 還原單元，用于計(jì)算所述Y分量的水印序列、I分量的水印序列以及Q分量的水印序列中同一位置的加值，根據(jù)所述加值、預(yù)先建立的還原規(guī)則，還原出水印序列； 重建單元，用于根據(jù)還原出的水印序列，重建水??； 所述還原規(guī)則為若不小于2，表示水印序列中所述位置的值為1，若小于2，表示水印序列中所述位置的值為O的規(guī)則。
10.一種水印系統(tǒng)，其特征在于，包括權(quán)利要求6至8中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的數(shù)字水印嵌入裝置以及權(quán)利要 求9所述的數(shù)字水印提取裝置。
【文檔編號】G06T1/00GK103996163SQ201410234628
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】魯堅(jiān), 鄒玉茹 申請人:深圳大學(xué)