[发明专利]一种多媒体传感网水印验证和图像修复的方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明属于多媒体传感网的数据安全领域，涉及基于水印技术的多媒体传感网水印验证和图像修复的方法。

【背景技术】

多媒体传感网是由一组具有计算、存储和通信能力的多媒体传感器节点组成的分布式感知网络。一个典型的多媒体传感网由多媒体传感器数据采集节点、中间节点和基站节点组成，在环境监测、工业控制、目标跟踪等领域有着广泛的应用前景。

多媒体传感网的推广应用需要解决两个关键问题：一是数据安全性，需要对数据采集节点所采集数据的完整性和正确性进行验证；二是图像质量，由于多媒体传感网部署在复杂环境，存在传感失谐、信道不稳定、节点资源受限等特性，导致图像数据在传输过程中丢包，基站节点接收的图像质量下降，产生破损像素块，如何保证多媒体图像质量是一个需要解决的关键问题。

目前，大多数针对多媒体传感网数据认证的解决方案是：在待发送的数据包后额外附加多个MAC(message authentication code)码，在数据转发的过程中对数据包进行认证，从而实现对数据的认证。这些方案存在以下不足：1）数据在传输过程中容易遭到噪声干扰，当附加在数据包后的MAC信息受到噪声干扰后受损，从而造成数据无法被正确认证；2）网内数据处理将导致附加在数据包后的MAC受损，从而造成正确的数据无法被认证；3）在发送的数据包后至少额外附加多个MAC，增加了网络的通信能耗。

目前，对于多媒体传感感网络中的丢包造成的图像质量下降的图像恢复问题，多数解决方案采用传输差错控制和多路径路由技术，但多路径路由将增大网络的传输负载，加剧传感失谐，而传输差错控制则增大了通信开销，而且无法容忍丢包。还有部分采用图像修复的方案，当损坏子块所占图像面 积较小时，可以取得一定的恢复效果，但大量突发性连续丢包将对修复后的图像产生锯齿或补丁的效应。

【发明内容】

鉴于上述问题，有必要提供一种抗干扰能力强，通信能耗小，保证图像质量的多媒体传感网水印验证和图像修复的方法。

一种基于水印技术的多媒体传感网水印验证和图像修复方法，包括以下步骤：

采集数据、水印生成及嵌入水印（S10）；

传输信息（S20)，传输含水印连续图像帧的信息；

水印验证和图像修复（S30），

（S31）对到达的含水印连续图像帧分组，相邻二帧连续图像组成一组非重叠的水印验证和图像修复组对到达的含水印连续图像帧分组，相邻二帧连续图像组成一组非重叠的水印验证和图像修复组，

步骤（S32）：分别从前一帧和后一帧含水印图像中提取水印图像，并按照可逆无损水印算法恢复原始二帧图像，

步骤（S33）：从恢复的前一帧图像，按照与水印生成的方法，生成前一帧水印图像，

步骤（S34）：将步骤（S33）生成的前一帧水印图像与步骤（S32中后一帧图像中提取的水印图像进行相关性检测，验证前一帧图像的合法性，

步骤（S35）：如果水印相关性检测小于设定的阈值，表明该前一帧图像遭到篡改，丢弃前一帧图像，

步骤（S36）：如果水印相关性检测大于设定的阈值，表明通过完整性验证，再利用后一帧图像中提取的水印信息恢复部分丢失的前一帧图像子块。

进一步地，所述水印生成步骤（S12）中，对水印验证和图像修复组中大小为M×N的前一帧图像，采用下采样和量化方法，生成大小为M/2×N/2的二值水印图像，该二值水印图像包含图像内容信息，所述水印嵌入步骤（S13）中，利用无损可逆水印算法嵌入到水印验证和图像修复组的后一帧图像。

进一步地，所述水印图像分成4×4大小的子块，每个子块有16比特水 印数据；水印验证和图像修复组的后一帧图像分成8×8大小的子块，每个子块有64个数据，将水印子块与图像子块相对应，以使每个水印子块的16比特水印数据可以通过无损可逆水印算法嵌入到对应的图像子块的64个图像数据中。

进一步地，对每一对应的图像子块和水印子块，依据预置的密钥K，从图像子块的64个图像数据中随机选择16个数据，采用基于直方图的可逆无损水印算法，嵌入水印子块的16比特水印数据。

进一步地，所述传输信息步骤仅传输信息，未对信息进行处理。