一种用于数字图像的数字水印方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于数字图像的数字水印嵌入、提取方法及装置，嵌入时包括：按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数；根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出需要翻转的像素第一个数；按第一个数翻转每个子区域内的像素点。提取时按第一规则将数字图像分成若干子区域；根据子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。本发明专利技术可以更好地抵抗打印、扫描和复印过程中的不确定因素攻击，尤其对于打印、复印、扫描等图像复制过程中的分辨率不匹配问题，以及由于不同程度的缩放因素导致的图像偏差，具有很好地适应性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字图像处理和信息安全领域，具体涉及了一种用于数字图像的数字水印嵌入、提取的方法及装置。
技术介绍
随着数字图像处理的快速发展与广泛应用，数字图像处理技术与信息安全也紧密地结合在一起，如以印章形式表现出来的数字图像处理就具备这种数字图像结合信息安全要求的典型特点。 印章有着悠久的历史，在政治、经济和文化生活中具有特殊的地位和作用。印章的种类很多，有为国家机关、企事业单位、社会团体服务的办公用章，也有为广大民众服务的个人用章。印章作为信誉凭证，在社会生活各个领域发挥着重要作用。也因为印章的特殊作用，所以总有不法分子伪造印章、并利用伪造印章进行各种违法犯罪活动，不但严重扰乱了正常的经济秩序和治安秩序，还会给国家、集体和个人造成了巨大的经济损失和恶劣的社会影响。 随着计算机网络和数字签名技术迅速发展，一种新兴的数字印章技术应允而生。它将单位、个人的数字签名与其特定的公章、私章相对应，使印章的持有者可以在电子文件上完成签字、盖章，与传统的手写签名、盖章具有完全相同功能。数字印章可以解决电子文件的签字盖章问题，用于辨识电子文件签署者的身份，保证文件的完整性，确保文件的真实性、可靠性。同时数字签名技术也可以用于普通文件打印中来确定身份。但是在目前电子商务还不普及的情况下，大多数的正规文档和协议仍然需要物理性质的盖章，这使得数字签名的应用收到了极大的限制。因此，目前寻求的可行的解决方案就是利用数字水印技术将数字签名无缝地融合到“数字印章”中，从而使得“数字签名”能够以数字或纸质形态存在与文件之上。那么在技术上所面临的问题就是如何保证数字签名信息能够在图像失真、文档的打印、扫描、传输过程中保持完整，换句话说，就是如何使得所应用的数字水印算法具有较高的鲁棒性。 现有技术中提出了一种采用二值水印技术的数字防伪方法。其中提到，该二值图像水印技术可以应用于包括印章图像在内的二值图像中，结合数字签名技术，可以解决电子文档和纸制文档的真伪认证功能。但其构造的二值图像水印模型存在如下缺陷1、数字水印嵌入过程中，首先对图像进行矩形分块，然后在每个像素值之和大于门限值S的图像块中藏入1位信息。若图像分块越大，可以藏入的信息量会减少；若图像分块越小，出现全黑或者全白区域的可能性会增大，信息量也会减少，并且如果一个全白的区域被恶意或者非故意地污染，检测时可能会造成很大程度的误识别；2、由于一个图像块中藏入1位的信息，而信息的检测只是依赖于该图像中的像素值之和。如果要能够抵抗打印、扫描及复印过程的攻击，则每个图像块中需改变的像素点的个数必须非常多，而这必然会造成视觉效果的下降；3、该二值图像水印的提取成功率过多的依赖于打印、扫描和复印的浓度设置。如果图像复制过程中的浓度过大或者过小，就会造成某些图像块中的像素值之和的增加或减少，这会直接影响检测效果。 综上所述，这种二值图像水印模型并没有在真正意义上解决了视觉效果、信息量和提取成功率之间的矛盾，换句话说，并没有很好地解决二值图像水印算法对打印及扫描过程的鲁棒性。并且现有技术中所有的二值图像水印算法都存在着和该模型类似的弱点，都不具备良好的鲁棒性。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于数字图像的数字水印嵌入、提取的方法及装置，用以提高数字水印使用中的鲁棒性，解决数字图像中的信息嵌入量小，视觉效果较差的问题，进一步地解决了数字图像用于普通纸介质文档时，由于图像失真、几何形变、打印、扫描和复印等操作所带来的信息丢失问题。 本专利技术一种用于数字图像的数字水印嵌入方法，技术方案包括如下步骤按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。 较佳地，所述将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。 较佳地，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。 较佳地，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。 较佳地，根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以所述调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数。 较佳地，所述第一步长小于0.5。 较佳地，进一步包括如下步骤将两两相邻的子区域划分为一组，对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。 较佳地，进一步包括如下步骤根据子区域的黑点个数进行分组，对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。 较佳地，所述的分组是将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组。 本专利技术还提供了一种数字水印嵌入方法的数字水印提取方法，技术方案包括如下步骤按所述第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。 较佳地，所述将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。 较佳地，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。 较佳地，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。 较佳地，根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数之间的比值及第一步长的奇偶倍数提取水印信息位串。 本专利技术提供了一种用于数字图像的数字水印嵌入装置，技术方案包括分块模块，用于按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计模块，与分块模块相连，用于统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；个数计算模块，与统计模块相连，用于根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；翻转模块，与个数计算模块相连，用于按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。 较佳地，所述分块模块包括中心点确定单元，用于确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；划分单元，与中心点确定单元相连，用于根据中心点确定中心线后划分子区域。 较佳地，所述个数计算模块进一步用于根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以所述调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数。 较佳地，所述翻转模块包括第一分组单元，用于将两两相邻的子区域划分为一组；第一翻转单元，与第一分组单元相连，用于对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。 较佳地，所述翻转模块包括第二分组单元，用于将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组；第二翻转单元，与第二分组单元相连，用于对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。 本专利技术还提供了一种用于数字图像的数字水印提取装置，技术方案包括分块模块，用于按所述第一规则将数字图像分成若干子区域；统计模块，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于数字图像的数字水印嵌入方法，其特征在于，包括如下步骤：按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水 印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。

【技术特征摘要】
及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。权利要求1.一种用于数字图像的数字水印嵌入方法，其特征在于，包括如下步骤按第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述各子区域内的黑点个数与平均黑点个数、水印信息位串、以及第一步长计算出每个子区域内需要翻转的像素第一个数；按所述第一个数翻转每个子区域内的像素点。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述按第一规则将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据各子区域内的黑点个数与平均黑点个数的比值，按第一步长的奇偶倍数对该比值进行调整，以所述调整的幅度乘以平均黑点个数得到第一个数。6.如权利要求1、或4、或5所述的方法，其特征在于，所述第一步长小于0.5。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤将两两相邻的子区域划分为一组，对于一个分组内的第一子区域按照第一个数翻转像素点，第二子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤根据子区域的黑点个数进行分组，对于一个分组内的第三子区域按照第一个数翻转像素点，第四子区域按照第一个数对像素点做相反的翻转。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的分组是将黑点个数数目相邻的两个子区域划分为一组。10.一种如权利要求1所述嵌入方法的数字水印提取方法，其特征在于，包括如下步骤按所述第一规则将数字图像分成若干子区域；统计各子区域内的黑点个数，并根据子区域数量与黑点总个数计算平均黑点个数；根据所述子区域内的黑点个数与平均黑点个数及第一步长提取水印信息位串。11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，按所述第一规则将数字图像分成若干子区域，包括如下步骤确定数字图像的外接矩形，并确定外接矩形的中心点为数字图像的中心点；根据中心点确定中心线后划分子区域。12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述子区域为m个，所述m为大于零的偶数。13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一步长是步长奇偶法或奇偶嵌入法的步长。14.如权利要求10所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓文法，李晓龙，
申请(专利权)人：北京北大方正电子有限公司，北京大学，北大方正集团有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]