[发明专利]基于HSB和LSB的可恢复的半脆弱水印方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种数字水印技术领域的方法，具体是一种基于HSB和LSB的可恢复的半脆弱水印方法。

背景技术

数字图像的广泛应用带来了其内容真实性鉴别的问题。特别是随着各种高质量和高精度的图像处理设备及大量的数字图像处理软件的出现，使得对数字图像的编辑修改更加的方便。针对图像真伪鉴别问题，主要采用半脆弱数字水印技术作为信息完整性的鉴别工具。但是，很多已有的水印嵌入与检测方法虽然可以定位图片被篡改的位置，却基本不能提供原始图像的信息，因此很难进行图像复原与修复的工作。

经过文献检索，Walton在文章“Information authentication for aslippery new age[J]”(《信息认证的新时代》)(Dr.Dobbs Journal.1995，20(4)：18-26)(Dr.Dobbs杂志)中首次提出用脆弱数字水印的方法来实现图像检测，其方法为：首先随机选择所有像素点，计算它们的灰度值中除了最低有效位(LSB)之外的其它有效位(高7位)的校验和，并将其作为水印信号嵌入到其LSB中。检测时，只需检测图像的校验和与提取的水印信息是否一致即可。嵌入水印的像素在嵌入后平均只有半数像素发生改变，所以该算法能较好的保持图像的透明性。但无法检测像素之间的交换，而且篡改者可以通过替换图像LSB平面来移除水印信息。因此使用校验和的方法不够安全，而且该方法的篡改定位能力比较差。

Wong等人在文章“A public key watermark for image verification andauthentication[C]”(《一种基于公钥的图像鉴别与检测水印》)(Proceedingsof the IEEE International Conference on Image Processing，Chicago，USA.1998，1：455-459)(IEEE图像处理学报)中通过对图像的7个最高有效位及尺寸通过Hash函数运算获得原始图像的某些特征，该特征与一有意义的二值水印图像经过异或操作并经公开密钥加密后嵌人到图像中最低有效位。当图像内容受到怀疑时，首先将图像的7个最高有效位与图像尺寸经过Hash运算后得到某些特征，然后将图像最低有效位公开解密后的结果与该特征通过异或操作后就得到嵌入的水印模式。该算法具有定位特性，从提出的水印可以非常直观地看出被篡改的区域。

Wong等人在文章“A watermark for image integrity and ownershipverification[C]”(《一种用于图像完整性与版权保护的数字水印技术》)(Proceedings of the IS &T PIC Conference，Oregon，Portland，1998)(信息服务与技术图片学报)中提出了一种基于分块的脆弱水印认证算法，算法的主要思想是把图像分割为各个独立的小块，对原图每个图像块的LSB平面置零后并经Hash函数置乱后，与水印信息进行异或操作，并结合私钥进行加密得到二值图像的水印信号，然后分别在各小块上嵌人各自的水印，该类分块独立算法的缺点是不能抵抗伪造真实图像的量化攻击，其原因在于各个分块是独立的。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于HSB和LSB的可恢复的半脆弱水印方法。本发明能够精确定位图像篡改同时还可恢复原图像，保护数字图像的真实性、完整性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明通过利用Logistic混沌序列和置乱方法以及图像中LSB(LeastSignificant Bit，最低比特位)与HSB(Highest Significant Bit最高比特位)位平面的特点来嵌入数字水印和进行图像的真伪检测；借助空间域中LSB位平面所含水印信息容量大以及HSB位平面在图像篡改和水印攻击情况下具有相对稳定性的特点，利用HSB编码生成水印信息，采用置乱算法计算出水印嵌入位置，将水印嵌入到LSB中，并结合混沌序列的方法，对篡改区域定位。这样不仅可对图像内容的恶意篡改进行精确地检测与定位，而且能比较精确地恢复被篡改的原图像信息，对原图质量的影响非常小。

所述的嵌入数字水印，包括如下步骤：

①将所要嵌入水印的载体图片进行分块，块的大小为2×2，分别以A_k表示，k＝(1KK)，K是总的块数。用下列矩阵表示：