本发明专利技术涉及电子数字水印技术，用于解决数字图像版权通知、版权保护和拷贝跟踪等问题。其特征在于：在数字图像中嵌入可见水印实现版权通知，该水印各像素的嵌入系数由三维混沌系统的ｙ、ｚ序列控制。在含可见水印图像中又嵌入一种隐形水印用于图像版权保护，该隐形水印的嵌入位置由三维混沌系统的ｘ、ｙ序列实现随机选择，运用双参数量化系数方法在宿主图像子块的提升小波域低频系数中嵌入。而将图像发行给购买用户时，可见水印被完全消除；但同时将标识用户身份的隐形水印嵌入宿主图像另一些子块的提升小波域低频系数，嵌入位置也被置乱，用于跟踪用户非法再拷贝。该水印系统的可见水印很难被非法消除，而隐形水印则具有抵抗攻击的强鲁棒性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机应用和信号处理领域，特别是计算机信息安全中的多功能数字水印技术。
技术介绍
描述数字图像版权通知、版权保护和拷贝跟踪涉及到通信和电子商务应用领域的数字图像产品宣传、版权通知、版权保护和滥用跟踪等问题。已有数字水印技术大都只关注解决单一的版权保护问题。已有的少数多功能图像水印技术最多也仅关注同时解决图像的版权通知和版权保护二重问题；而且缺乏安全措施，即用于版权通知的可见水印容易被去除；也不能对图像产品用户的非授权拷贝行为提供追究措施，因为无法找到非授权拷贝的源头。
技术实现思路
本专利技术的目的在于扩展数字图像水印系统功能。对用于版权通知和广告宣传的样品图像，嵌入了高安全性的可见水印，增加可见水印被非法消除和提取的难度，加大对样品图像的保护力度。对于盗版数字图像，不仅可以验证图像的版权，而且可以追踪盗版产品的来源。将作为可见水印的灰度图像采用改进的图像融合方式与被保护图像叠加，利用混沌系统的二维序列控制各点叠加系数的大小，得到含可见水印图像；再将版权保护水印图像逐像素地嵌入到被保护图像中不含可见水印的图像子块小波域低频系数，得到样品图像，用于产品宣传和版权通知。对于购买图像的注册用户，利用混沌密钥消除样品图像的可见水印，并将用户的身份标识作为另一种隐形水印，嵌入到消除可见水印后的图像，确保嵌入的用户标识水印和原作者的版权水印互不影响，得到含有两种隐形水印的图像作为发行给用户的图像。版权拥有者可以从被使用和传播的图像中提取版权水印和用户标识水印，以验证版权所有者和追踪图像的来源。主要特征如下可见水印嵌入算法①确保可见水印图像大小不超过被保护图像，如果小于被保护图像，可以在在周围补白色像素，使其与被保护图像等大。②设定三维统一混沌系统状态初值(x0，y0，z0)、系统演化起止时刻t0和tf(区间长度与图像尺寸N有关)；可见水印嵌入权重系数的最小值r1和最大值r2，根据实验得到经验值r1＝0.25，r2＝0.50。③利用变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法，求解给定初值的混沌系统微分方程组，得到三个足够长的混沌序列X1，Y1，Z1。然后取每个序列后部分子序列得到三个长度为N的混沌序列X＝{x(i)}，Y＝{y(i)}，Z＝{z(i)}，i＝1，2，...，N。④对图像空间的任一嵌入点(i，j)，计算嵌入权重系数αijtemp＝(|y(i)×z(j)|-|y(i)×z(j)|)×103(1)αij＝(r2-r1)×temp/999+r1(2)并计算βij＝Vij/Vmax，Vij是可见水印图像空间点(i，j)处的像素值，Vmax是可见水印图像的最大像素值。⑤利用公式Aij′=(aij+βij2-aijβij2)Aij,]]>将点(i，j)处的水印像素嵌入到载体图像，得到嵌入可见水印的一个像素点值Aij′。⑥重复④～⑤，对所有可见水印像素进行嵌入，直到全部可见水印嵌入完毕，得到含可见水印图像。版权保护隐形水印嵌入算法用于版权保护的原始水印为二值图像WR1＝{wr1(i，j)，1≤i≤Lw11，1≤j≤Lw12}，以隐形方式嵌入被保护图像，并且是鲁棒的，对每个水印像素wr1(i，j)，在载体图像中随机选择一个未嵌入可见水印的8×8子块(称可嵌块)，将wr1(i，j)嵌入被选中子块的提升小波变换域低频系数。原始图像的可嵌块位置由可见水印中像素均值为Vmax的子块位置来确定。而随机选择可嵌块的方式由前面的混沌系统序列X和Y来控制，采用基于二维混沌序列排序进行地址置乱的算法实现。将载体图像的一个8×8子块看成一个点，由于载体图像可以划分成(N/8)×(N/8)个子块，于是处于第i行和第j列的子块可以表示为blk(i，j)。从实值混沌序列X，Y中分别取长度为N/8的子序列X0和Y0X0＝{x(i)，i＝1，2，...，N/8}；Y0＝{y(j)，j＝1，2，...，N/8}。首先将混沌序列X0和Y0按大小排列成有序序列X0′和Y0′，由于实值混沌序列的无周期性，原序列中无重复值，因此原序列的每一个值都在有序序列中有一个唯一的位置序号与之对应。用px(i)表示有序序列X0′中的第i个值在原序列X0中的位置序号，px(i)＝1，2，...，N/8；用py(j)表示有序序列Y0′中的第j个值在原序列Y0中的位置序号，py(j)＝1，2，...，N/8。随机选择可嵌子块位置的思路是对应于第(k，l)位置点的版权水印像素，将位置(k，l)映射成混沌序列X0′和Y0′的元素下标对(i，j)，再将元素下标对(i，j)映射到另一个位置序号对(px(i)，pY(j))；然后将坐标位置(px(i)，py(j))决定的子块blk(px(i)，py(j))作为候选子块。如果该子块blk(px(i)，py(j))为不可嵌子块，则按一定次序考察下一组元素下标对(i′，j′)，判断由新的下标对(i′，j′)所对应的另一个位置坐标(px(i′)，py(j′))处的子块是否可嵌；如此继续，直至找到的子块为可嵌子块，再将鲁棒水印嵌入该子块小波系数。版权水印嵌入算法的关键步骤用伪代码描述如下 n＝0；％n记录已扫描X0′和Y0′的元素对数目for k＝1Lw11％Lw11是版权水印图像像素的行数for l＝1Lw12％Lw12是版权水印图像像素的列数n＝n+1；i＝floor((n-1)/(N/8))+1；％floor()为向下取整函数j＝n-(i-1)*(N/8)；while(子块blk(px(i)，py(j))不可嵌)n＝n+1；i＝floor((n-1)/(N/8))+1；j＝n-(i-1)*(N/8)；end while将可嵌子块blk(px(i)，py(j))作3级提升小波变换；将鲁棒水印像素wr1(k，l)用双参数量化法嵌入子块小波系数；由含水印的小波系数重构子块图像；end forend for可见水印消除算法①取与嵌入可见水印时一样的三维统一混沌系统状态初值(x0，y0，z0)、系统演化起止时刻t0和tf(区间长度与图像尺寸N有关)；可见水印嵌入权重系数的最小值r1和最大值r2。②利用变步长四阶五级Runge-Kutta-Felhberg算法，求解给定初值的混沌系统微分方程组，得到三个足够长的混沌序列X1，Y1，Z1。然后取每个序列后部分子序列得到三个长度为N的混沌序列X＝{x(i)}，Y＝{y(i)}，Z＝{z(i)}，i＝1，2，...，N。③对图像空间的任一嵌入点(i，j)，计算点(i，j)处的嵌入权重系数αij和βijtemp＝(|y(i)×z(j)|-|y(i)×z(j)|)×103；αij＝(r2-r1)×temp/999+r1；βij＝Vij/Vmax；④利用公式Aij=Aij′(aij+βii2-aijβij2),]]>得到消除可见水印后的像素值Aij。⑤重复③～④，对所有点实施可见水印消除运算，直到全部像素点处理完毕，得到消除可见水印的宿主图像。用户标识水印嵌入算法先确定嵌入子块为那些曾经包含可见水印的子块，当可见水印被消除后，将购买者的标本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种图像数字水印系统，其特征是：先可见水印和隐形的版权保护水印同时嵌入用于版权宣告和广告宣传的样品图像中，实现对图像的版权通告和版权保护；再将图像中的可见水印完全消除发行给购买用户，并同时在发行图像中加入另一种隐形的用户标识水印，实现对图像进行版权保护和对用户非授权拷贝跟踪。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈志刚，朱从旭，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。