嵌入和检测水印的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种将水印嵌入图像的方法和系统以及从图像检测水印的方法和系统。所述将水印嵌入图像的方法包括以下步骤：从所述图像提取水印向量；将所述水印嵌入提取的水印向量；从嵌入水印的水印向量计算嵌入水印的图像；以及限制嵌入水印的图像的动态范围从而得到最终的图像。所述从图像检测水印的方法包括以下步骤：读取图像；从读取的图像提取水印向量；计算提取的水印向量与作为水印的预先设定的水印样式之间的相关度，并且判断所述相关度是否大于预先设定的阈值；以及如所述相关度大于预先设定的阈值则确定检测到水印。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种向图像中嵌入水印的方法和系统以及一种从扫描后的图像中检测水印的方法和系统，具体涉及适用于打印文档的基于Radon变换的数字水印嵌入和检测的方法和系统。
技术介绍
现代数字水印方面的研究大多集中在提高算法对一般性图像处理(如图像压缩，过滤等)方面的鲁棒性。这些算法只适用于当文件只以数字形式进行传播的时候。当数字图像被打印并扫描，这些算法就很难从扫描后的图像中检测出水印来。为了从扫描后的图像中检测出嵌入的水印，所使用的数字水印算法应对以下条件具有很好的鲁棒性●由扫描和打印过程所带来的噪音●由扫描和打印过程中所引起的几何变形(如旋转、放大等)●原始图像与扫描后图像在像素值上的差异另外，一般数字图像采集工具(数码相机、扫描仪等)的感光器件的响应范围也是有限的，这也会影响到水印的检测。由于大部分水印算法对噪音都有较好的鲁棒性，因此在此不再对这个问题进行讨论。在图像的频域中进行水印的嵌入是解决图像缩放问题的一般解决方法，在此也使用相同的办法。大多数数字水印算法在图像被旋转任意角度后都不能正确检测到水印。已经有很多研究人员开始研究这个问题了。一种被提出的方法是在检测水印前对被旋转的图像进行逆向旋转，从而达到去除旋转对图像影响的目的。具体的实现方法是在嵌入水印同时嵌入配准水印(Registration Pattern)(S.Pereire，T.Pun)。这种方法的缺点在于它需要让水印承载大量的数据而且还要使用公用的配准水印，这就大大地减低了图像的保真度及算法的安全性。另一种方法(美国专利No.6,282,300)在对图像进行Fourier-Mellin变换后嵌入水印，在检测的时候使用遍历的方法对水印进行检测。这种方法的缺点在于现在还没有对Fourier-Mellin变换直接进行计算的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的在于提供一种数字水印的嵌入方法和系统，使得嵌入的水印可以从经过打印扫描过程后的图像中被正确检测出来。本专利技术的另一个目的在于提供一种从扫描后的图像中检测水印的方法和系统。为了实现上述目的，本专利技术提供一种将水印嵌入图像的方法，包括以下步骤从所述图像提取水印向量；将所述水印嵌入提取的水印向量；从嵌入水印的水印向量计算嵌入水印的图像；以及限制嵌入水印的图像的动态范围从而得到最终的图像。本专利技术还提供一种从图像检测水印的方法，包括以下步骤读取图像；从读取的图像提取水印向量；计算提取的水印向量与作为水印的预先设定的水印样式之间的相关度，并且判断所述相关度是否大于预先设定的阈值；以及如所述相关度大于预先设定的阈值则确定检测到水印。本专利技术还提供一种将水印嵌入图像的系统，包括水印向量提取装置，用于从所述图像提取水印向量；水印嵌入装置，用于将所述水印嵌入提取的水印向量；计算装置，用于从嵌入水印的水印向量计算嵌入水印的图像；以及图像控制装置，用于限制嵌入水印的图像的动态范围从而得到最终的图像。本专利技术还提供一种从图像检测水印的系统，包括图像读取装置，用于读取图像；水印向量提取装置，用于从读取的图像提取水印向量；相关度计算装置，用于计算提取的水印向量与作为水印的预先设定的水印样式之间的相关度；以及判断装置，用于判断所述相关度是否大于预先设定的阈值，如所述相关度大于预先设定的阈值则确定检测到水印。本专利技术的方法和系统的特别之处在于，当嵌入水印的文件被打印并扫描后，嵌入的水印仍可以被检测出来。通过本专利技术，可提供对图像旋转及图像缩放有较高鲁棒性的数字图像算法，还可提供可以使嵌入水印后的图像维持高保真度的算法。附图说明图1显示了根据本专利技术从扫描图像中检测水印的基本操作流程。图2图示说明二维Radon变换。图3显示了从图像中提取水印向量的流程。图4显示了惠普8250扫描仪对打印在一般A4复印纸上的不同亮度点的响应曲线。图5是根据本专利技术的水印嵌入过程的流程图。图6是根据本专利技术的水印检测过程的流程图。图7说明根据本专利技术的水印嵌入系统的示意图。图8说明根据本专利技术的水印检测系统的示意图。具体实施例方式图1显示了根据本专利技术从扫描图像中检测水印的基本操作流程。如图1所示，将原始文件1转换为图像文件2，将水印(嵌入的信息)3嵌入到图像文件2中(S4)，打印出嵌入水印后的图像文件6(S5)，对打印出的文件6进行扫描(S7)，最后从扫描后的图像文件中检测水印(提取出的信息)9(S8)。图3显示了从图像中提取水印向量的流程。第一步(S31)是在特定的方向上计算图像的二维Radon变换(参见图2)，从而得到一维向量。例如，在图3中的S31，在0度角方向计算原始图像I的二维Radon变换VR＝Radon(I，0)。第二步(S32)是计算此一维向量DCT(离散余弦变换)变换后的值并用其幅度作为水印向量V＝|DCT(VR)|。如果改变角度，使用上述方法就可以得到对于所改变角度的水印向量。图2说明二维Radon变换的基本思想。图中的方框代表一幅以原点为中心的图像，x轴和y轴是二维图像的横向和纵向，f(x，y)表示一条从原点出发的旋转角度为α的直线。Randon算法将图像中的各个像素的值垂直投影到直线f(x，y)上，从而可以得到一个一维向量，这个一维向量可以刻画图像在角度α上的属性。当改变f(x，y)的旋转角度α时，即可以得到图像在各个角度上的属性。图5描述了根据本专利技术的水印嵌入过程，即图1中的S4。提取出的水印向量在进行改动后与预先设定的水印样式(Watermark Pattern)具有所要求的归一化的相关度，因此可以从改动后的水印向量计算出嵌入水印的图像。由于嵌入水印后的图像的像素值可能会超出0-255的范围或者是浮点数，需要对其像素值进行取整并将像素值控制在0-255的范围内。在完成这个工作后，最终得到的图像可能不能检测出水印的存在(即从此图像中提取的水印向量与预先设定的水印样式的归一化的相关度低于预先设定的阈值)，在这种情况下，需要循环嵌入水印的过程直到最后得到的图像可以被检测出水印，这也称为验证。具体来说，在图5所示的水印嵌入过程中，在S51，按照图3所示的方法提取水印向量V；然后在S52将预先设定的水印样式W嵌入水印向量V，得到新的水印向量V′＝Embed(V，W)，这是通过计算由图像中提取的水印向量V与预先设定的水印样式W的混合信号来完成的。而混合信号的计算由以下几个步骤组成-将水印向量V及水印样式W映射为一个N维空间中的点向量；-在此N维空间中找到一个包含水印向量及水印样式的超平面；-在这个超平面中得到与水印样式点的相关度大于设定阈值的所有点的集合；-在这个集合中求得一个与水印向量点直线距离最小的点；以及-用这个点替代水印向量，从而得到新的水印向量V′。然后在S53，从水印向量V′计算图像I′＝map(V′)，即，对嵌入水印(即水印样式W)后的水印向量进行一对多的映射从而得到嵌入水印后的图像的DCT形式；通过进行反向DCT变换从而得到嵌入水印的图像I′。如在前面提到的，数字图像采集工具的响应范围是非常有限的。由于不同纸张的白度不同，导致相同的图像打印在不同的纸上并被扫描后，所得到的图像的像素值并不相同。这种现象一般不会影响到水印的检测，但如果所用的扫描仪不能对打印在某种纸上的图案的亮度有好的线性响应，就会严重影响从扫描后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将水印嵌入图像的方法，包括以下步骤：从所述图像提取水印向量；将所述水印嵌入提取的水印向量；从嵌入水印的水印向量计算嵌入水印的图像；以及限制嵌入水印的图像的动态范围从而得到最终的图像。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王迟，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]