[发明专利]基于局部视觉关注的数字图像水印方法

权利要求书

1.一种基于局部视觉关注的数字图像水印方法，其特征在于主要包括如下两个方面：椭圆局部特征区域的自适应划分和基于局部视觉关注的数字图像水印的嵌入与提取。

2.根据权利要求是1所述的基于局部视觉关注的数字图像水印方法，其特征在于所述的椭圆局部特征区域的自适应划分步骤如下：

第一步、椭圆中心位置的确定：

利用最小生成树(MST)聚类算法对特征点进行分类，将满足距离约束条件的特征点归为一类，对于同一类特征点，选择特征强度较大的特征点；以这些特征点的位置确定出椭圆形局部特征区域的中心，记为O_t(x，y)；

第二步、椭圆长短半轴的求取：

将第一步中确定的特征点O_t(x，y)所对应的特征尺度作为已知条件构造多项式，从而求得椭圆长短半轴，具体确定方法如下：

这里，A_t表示当前局部区域长轴；B_t表示当前局部区域短轴；s_t表示当前图像特征点的特征尺度；表示上取整；k，τ为自适应常数(正整数)，分别用于调节A_t、B_t的大小；A_t、B_t的上界为载体图像尺寸的一半(假设当前特征点位于图像的中心，该上界仅仅是理论上的，一般取不到)，A_t的下界为1，B_t的下界为(当τ＝1时)，因此，A_t、B_t的理论取值范围是：

1≤At≤min(M,N)2]]>

其中，M和N分别表示原始载体图像的长和宽；

第三步、椭圆方向角的求取：

取椭圆中心与其一片邻域的质心所确定的直线与x轴的夹角作为椭圆的方向角，记为θ_t

表示当前邻域半径，A_t、B_t为1.2中所求参数；因为几何矩m_pq(p，q＝1，2，Λ)定义为：

mpq=Σj=1NΣi=1Nipjqf(i,j)]]>

ic=m10m00]]>

jc=m01m00]]>

点p_t(i_c，j_c)即为质心坐标；

取得当前质心P_t点坐标后按上述方法即可求得椭圆局部特征区域的当前方向角θ_t；

第四步、协变性椭圆区域的确定；

获得参数A_t、B_t和θ_t后便可从载体图像中自适应地分割出椭圆局部特征区域。

3.根据权利要求是1所述的基于局部视觉关注的数字图像水印方法，其特征在于所述的基于局部视觉关注的数字图像水印的嵌入与提取步骤如下：

采用冗余嵌入策略，即将同一数字水印重复地嵌入到所有的局部特征区域内，数字图像水印的嵌入过程步骤如下：

第一步、由密钥Key产生一个大小为L的双极性序列W＝{w_i，i＝1，Λ，L}并作为数字水印；

第二步、利用SIFT算子从原始载体中提取图像特征点，以得到图像特征点集P＝{p_i，i＝1，Λ，n}；

第三步、以图像特征点为中心，从载体中自适应地划分出一系列椭圆局部特征区域O＝{o_k，k＝1，Λ，m}；

第四步、对每个椭圆局部特征区域O＝{o_k，k＝1，Λ，m}进行归一化，以方便嵌入与提取，实现水印的鲁棒性，记为O′＝{o_d，d＝1，Λ，m}；

第五步、对每一个o_d∈O′做“补0”操作，以得到一系列矩形子块T＝{t_d，d＝1，Λ，m}；对每一个t_d∈T做中心化DFT变换(变换原点为子图像中心)；

第六步、将数字水印嵌入到DFT域中；

第七步、通过IDFT变换将嵌有数字水印的矩形子块恢复到空间域，得到再经“去0”操作后得到最后以替换od；

第八步、将所得每一个嵌入水印的局部圆形区域o_d反归一化，得到含水印椭圆形局部特征区域o_c；当所有的局部特征区域o_c替换相应的o_k，即得到所需的含水印图像，完成了水印的嵌入；

数字图像水印的提取步骤如下：

第一步、使用与嵌入过程相同的密钥Key产生原始水印序列W＝{w_i，i＝1，Λ，L}；

第二步、利用SIFT算子从待检测图像中提取图像特征点，得到特征点集

P~={p~i,i=1,Λ,n};]]>

第三步、以图像特征点为中心，从待检测图像中自适应地划分出一系列椭圆局部特征区域

第四步、对每个椭圆局部特征区域进行归一化；以方便嵌入与提取，实现水印的鲁棒性；记为

第五步、对每一个做“补0”操作，以得到一系列矩形子块再对每一个做中心化DFT变换；

第六步、由DFT性质知，图像经历常规攻击或几何变换后，其频域上的嵌入区域大小基本保持不变；可以根据最初若干点的相对位置关系在环形区域[r₁，r_L]内选择一个与嵌入时大小位置相同的扇形区，并在其中按半径从小到大的顺序重新选择L个点对于每一个同心圆C(r_i)，按如下规则提取水印：

w~i=1,[M~(x~i,y~i)M~(y~i,-x~i)·Q+0.5]%2=1-1,[M~(x~i,y~i)M~(y~i,-x~i)·Q+0.5]%2=0]]>

其中，和分别为点和点的幅值。