[发明专利]一种基于构造缠绕画的水印方法

权利要求书

1.一种基于构造缠绕画的水印方法，包括水印信息嵌入过程和水印信息提取过程：

1)水印信息嵌入过程：

a.分组算法

(a)首先，取一幅缠绕画图像并且提取其轮廓，标记为L，在轮廓内分为若干个任意形状的区域T，假设有n个区域，那么将该轮廓标记为：

(b)将每个区域T_i分为若干个组，用g来表示，进一步将轮廓L标记为：

其中m_i表示在区域T_i中分组的个数，是一个随机整数；

(c)对上述分组进行重分组操作：在区域T₀中已分了m₀个组，其中某一组为T₀，g₀，即组号为g₀，那么进行重分组操作后，该组组号将变为g₀′：

g₀′＝g₀ mod k (3)

其中k为密钥，是一个随机产生的不大于m₀的正整数，对每个组进行该操作，在后续的操作过程中，有相同组号的小组进行统一规则的图形操作；

b.图形操作规则

制定了一系列的图形操作规则来生成丰富的图案，通过对多种规则的结合使用生成更为复杂多变的效果；

c.信息嵌入

(a)构建一个和接受者共享的秘密单元库，单元库中包含了图形的各个特征与秘密数据之间的映射关系；

(b)在绘制图形之前，先把图像分为row行，col列，即row×col个块，因轮廓L已经被分割为若干个组，所以在轮廓内部有若干条分割线，将那些覆盖到分割线或者在轮廓之外的块剔除，在剩下的块中选出一部分来放置秘密图形，根据光栅扫描顺序，这些供选择的块被标记为一维向量的形式：

B＝{b₀，b₁，...，b_q} (4)

假设水印信息的长度为N比特，每个图形代表Q比特的数据，那么将要从q个待选块中选出M＝N/Q个块来放置图形，这M个块的顺序又将由秘钥k来决定，在这M个块中，找出每个块的中心位置，标记为P：

P＝{p₀，p₁，...，p_M} (5)

在绘制图形时，将这些中心点位置作为所放置的图形的形心位置，进行图形放置操作；将初始状态的轮廓内各个组标记为：

其中有进行图形操作的组标记为：

为了构造更丰富的图案，在G₁组中空余区域继续绘制图形，各个操作参数随机选取，为了保证信息的准确提取，此时图形的形状参数必须与秘密图形的形状参数均不相同，而在剩余未进行任何操作的组G₂中，其中G₂＝G₀-G₁，随机选取除了图形放置操作之外的操作规则

R_p→G₂，p∈{0，1，2} (8)

(c)在此水印方法中，水印信息的隐写容量取决于选取的图像尺寸、绘制的图形的尺寸、以及单元库的规模大小，通过调整这些参数来对任意数量的水印信息进行隐藏；假设选取的轮廓图像的大小为L×L像素，绘制的图形的最大尺寸为m×m像素，那么图像中分块的数目即为个，但是考虑到那些在轮廓之外覆盖到分割线的块需要被剔除，假设这些无效的块数目为Q，那么剩下的供选择的块的数目为：

单元库的规模取决于两部分，一方面是图形特征的种类，另一方面是每种特征的具体取值个数，假设有N种特征，各个特征的具体取值有T_i种，其中那么该图像中最大的信息隐写：

2)水印信息提取过程：

在信息提取端，首先对图像中的每个图形进行特征识别，根据单元库中的图形特征来判断是否为有用的含水印图形：若为含水印图形，则记录其形心位置坐标，在所有的含水印图形位置都被记录之后，再利用持有的秘钥来对这些位置进行排序，最后按照排列好的顺序，逐个对这些含水印图形进行信息提取。