[发明专利]一种基于纠错编码的脆弱水印生成和认证方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种篡改定位及修复型的脆弱水印的嵌入与认证方法，用于数字图像的认证，可以对数字图像提供完整性、真实性的证明。

背景技术

随着多媒体网络通讯技术的飞速发展，数字信息的安全维护问题日益突出，数字水印技术应运而生。目前，采用脆弱或半脆弱数字水印技术对进行数字图形的认证具有广阔的应用前景，日益为学术界及商界所关注。

数字图像认证的基本目的就是检测待测图像是否被篡改，如果被篡改，不仅能给出结果，而且还应能够指出篡改的位置，并予于纠正。图像水印认证系统应满足：数字水印的不可见性、检测过程不需要原始图像、对篡改敏感、有篡改定位能力、安全性高等要求。

有些时候，人们仅仅关心提供的图像的真实性；有些时候，人们既有版权保护的需要又有保证其内容完整性和真实性的需要。而能同时完成版权证明与图像认证的双水印技术的研究目前还处于初步阶段。一种解决的办法就是在图像中同时嵌入鲁棒水印和脆弱水印。不过这样就增加了对原图像的破坏。

一般而言，图像认证均要求可以精确定位篡改，而不仅仅是给一个认证是否通过的结果。Wong在文献1“A watermark for image integrityand ownership verification”(P.W.Wong Proceedings of IS & T PICConference(Portland，OR)，May 1998)中利用MD5散列函数，把图像的高7位及其他信息生成摘要，与水印标示异或后嵌入原图像的LSB(LeastSignificant Bit)位中，用于认证。

申请号为200510135689的发明专利(一种嵌入指纹水印信息的方法和装置)公开了一种在数码相机中嵌入及检测指纹水印信息的方法，可以验证图像的完整性及版权认证。在拍摄的同时，获取拍摄者的指纹图像并利用数字水印技术在拍摄到的数字图像信息中嵌入数字指纹信息。这样就可以验证其真实完整性。当图片被编辑、修改、增删后，可以通过验证图片真实完整性的方法，得知照片已经被改动过，从而实现了数码照片的保真。同时，由于使用了拍照人的指纹信息，从而可以通过提取指纹水印的方法，验证版权人信息，从而达到版权认证的效果。但是该方法的抗篡改性能不足，并且没有办法精确定位出篡改位置，也没有修复的功能。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于纠错编码的脆弱水印生成和认证方法，该方法能有效地对图像篡改进行定位，并在一定程度上恢复被篡改了的图像。同时对于著作权的认证问题也能够给予证明。该方法参数管理简单，算法的安全性高。

本发明方法包括脆弱水印生成方法和脆弱水印认证方法。

脆弱水印生成方法包括如下步骤：

(a)首先将原始图像I的像素点数值的最低位置零；然后将图像I的像素点进行隔点降采样，得到缩小后的图像J；

(b)对图像J实施二维一级离散小波变换(DWT)，分解得到小波变换的系数{LL，LH，HL，HH}，将其低频系数LL进行量化，形成二进制比特流D^J_LL；

(c)二进制比特流D^J_LL与含指纹信息的二进制数据F按数据长度比例配比成包，形成欲编码的比特流M_i，对其进行BCH编码，形成数据C_i；

(d)数据C_i经过置乱加密函数P(^.)加密后，形成最终的水印W；

(e)将最终的水印W嵌入到原始图像I的最低位上，得到嵌入脆弱水印的图像I_w。

步骤(c)中的含指纹信息的二进制数据F的获取方法采用现有的成熟技术，如申请号为200510135689的发明专利所公开的获取方法。

脆弱水印认证方法包括如下步骤：

(f)对待认证的图像I^*，取其最低位的水印W^*，根据key(加密密钥)恢复置乱C^*＝P^-1(W^*)，得到可能被篡改后的码字序列C^*，P^-1(^.)为置乱函数P(^.)的反函数；