[发明专利]基于多级小波系数加权和量化的数字水印嵌入及提取方法

说明书

技术领域

本发明属于信息安全和数字图像信号处理交叉研究领域，涉及一种数字水印嵌入及提取方法，特别涉及一种基于多级小波系数加权和量化的数字水印嵌入及提取方法。

背景技术

多媒体和网络技术的发展，使人们能够更加方便地获得各种数字图像信息。数字图像具有易存储性、易传输性以及易操作性等优点，但同时也使得盗版者可以对其进行未授权的复制和传播；恶意攻击者可容易地对其进行篡改或伪造，从而易造成严重后果和导致重大经济损失。

针对图像信息安全，人们已提出多种方法，如：①将明文图像转换为密文图像的数字图像加密技术；②将机密图像隐藏于非相关载体中的数字图像隐写技术；③结合现有技术特点对图像的真实性和完整性进行甄别的数字图像盲取证技术；④将机密图像拆分为影子图像，利用部分分发影子图像重构秘密图像的数字图像分存技术以及⑤给图像添加版权认证标识，对图像的真实性和完整性，来源者和使用者进行鉴别认证的数字图像水印技术。其中数字图像水印技术，已成为图像信息安全的研究热点。

Van Schyndel等较早提出数字水印(A digital watermark.Proceedings of the IEEE International Conference on Image Processing,1994,2:86-90.)。

传统的水印技术通常关注的是水印如何嵌入，以减少对掩体视觉质量或听觉质量的影响，而对水印嵌入位置的安全性却较少涉及，通常采用将水印嵌入到频域变换的固定位置。如：Lai等将水印分成两部分，分别通过修改掩体图像1级Haar小波分解的LH和HL子带的奇异值来嵌入水印(Digital image watermarking using discrete wavelet transform and singular value decomposition.IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement,2010,59(11):3060-3063.)；Tao等将经过仿射变换的水印嵌入到掩体图像3级小波分解的HL₃子带系数的各个分块中，并利用粒子群优化算法来优化水印嵌入强度(A wavelet-based particle swarm optimization algorithm for digital image watermarking.Integrated Computer-Aided Engineering,2012,19(1):81-91.)；Zope等将Arnold变换加密的水印嵌入到掩体图像3级小波分解的LL₃和HH₃频带的小波系数中(Robust copyright protection of raster images using wavelet based digital watermarking.2014IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS),2014:3129-3132.)；Preda等用2级整数小波分解的LL₂频带的系数生成水印，对其进行随机置换后嵌入HL₁、LH₁和HH₁频带的小波系数中(Self-recovery of unauthentic images using a new digital watermarking approach in the wavelet domain.2014 10th IEEE International Conference on Communications,2014:1-4.)。

以上方法关注的是将水印嵌入到载体中，使其满足视觉上的不可见性，而对水印嵌入策略的安全性没有涉及，采用固定的频域变换导致水印在掩体上的嵌入位置固定。一些方法尽管试图通过对水印进行置乱来增强对嵌入的水印进行保护,但依然使用固定的频域变换来进行水印嵌入，由此在掩体上的嵌入位置也依然固定。固定的嵌入位置导致水印嵌入策略一旦公开，所嵌入的水印就可被轻易地剔除或篡改掉。