[发明专利]一种基于定位点辅助的盲鲁棒数字水印嵌入和检测方法

说明书

本发明公开了一种基于定位点辅助的盲鲁棒数字水印嵌入和检测方法，属于数字水印领域。本发明提出了基于定位点机制，定位点用来辅助确定水印嵌入的区域，水印嵌入过程，首先嵌入定位点，确立水印嵌入区域，再在该区域进行水印嵌入；水印检测过程，首先检测识别定位点，通过定位点进行水印作品矫正，获得正确的水印嵌入位置，再进行水印检测。当水印作品受到包含摄屏攻击在内的几何攻击时，仍能在没有原始载体前提下，借助定位点还原几何形变，维持嵌入位置的相对不变性，抵抗摄屏攻击，抵抗拍摄导致的图像非线性缩放畸变以及周边其他内容干扰，抵抗模糊噪点对比度调整等常规图像处理攻击和裁剪缩放旋转等几何攻击，达到正确溯源追踪的目的。

技术领域

本发明属于数字水印领域，更具体地，涉及一种基于定位点辅助的盲鲁棒数字水印嵌入和检测方法。

背景技术

互联网发展异常迅猛的当代社会，用户可以随时随地通过多种移动设备，进行音频、图像、视频等以及其他类型文件的传递和共享，这给人们带来便捷的同时也对知识产权保护带来严峻的挑战。大量的非法拷贝泛滥与传播，严重侵犯原作版权和经济利益，也一定程度上打消了原创们的创作积极性。所以，针对该种现象，亟需有效的版权保护和盗版源头追踪溯源手段，数字水印和数字指纹便应运而生。数字水印和数字指纹基本原理都是在多媒体作品中，将有含义的信息隐式地插入，保证基本不破坏原作品质量，保障多媒体作品的使用价值。数字水印主要针对标识多媒体文件的版权，溯源找到作品的原所有者；而数字指纹是数字水印在不同应用场景下的一个衍生产物，主要用来给购买者唯一标示，以便追踪市场上非法传播的源头。此外，摄像头已部署在大街小巷，视频监控系统已经广泛应用于安防行业。目前监控视频的隐私保护和防泄密受到社会各界广泛关注。如何防止监控视频被拍摄然后外泄出去，对泄密者进行源头追踪，成为亟待解决的难题。

以上溯源和追踪过程，结果的可信度都取决于提取到的水印是否准确，而在图像作品传播过程中，常会受到一系列图像质量类攻击和几何攻击等等，这些都是对水印鲁棒性的考验。数字水印的鲁棒性一直是一个研究重点，以图像水印为例，其中，水印需抵抗的攻击类型包括模糊、锐化、对比度调整、饱和度调整和加噪点等图像常规处理操作，还包括几何攻击——裁剪、缩放、旋转等会改变水印同步性的操作。前者相对来说更易于控制，而后者由于改变了水印的同步性，带来了一定的挑战。

具体到水印嵌入算法，一般分为变换域水印算法和空域水印算法。通常变换域水印算法鲁棒性好，但是需要将图像进行多次变换域转换，计算复杂性高。而空域方法可以直接在图像像素上叠加，计算复杂度低，但是鲁棒性不好。常见的数字水印方法常利用变换域的水印鲁棒性强的特性，将数字水印嵌入和检测移到变换域来进行，如融合离散小波变换、离散余弦变换等等，但这些技术还不能完美解决几何攻击问题。在此基础上，目前针对几何攻击的数字水印方法思路包括：一、检测水印在已知原载体图像的前提下进行，对于裁剪旋转攻击能根据两者差异将攻击作品还原，避免水印位置信息改变，该方法的缺陷在于：检测时必须已知原载体图像，这在许多应用场景中并不满足；二、对载体分块，冗余添加水印，牺牲水印信息量来提高鲁棒性，该方法的缺陷在于：牺牲水印信息量；三、利用图像自身不变特征如SIFT(Scale Invariant Feature Transform)特征点或者自相关矩阵等等，针对图像的几何变换求出其仿射矩阵，还原攻击图像，达到保障水印同步性的目的，该方法的缺陷在于：提高了计算复杂度，并且如SIFT特征点仍需原载体来匹配变换前后特征点。此外，目前还没有出现针对摄屏攻击的数字水印技术。

发明内容

针对现有技术无法抵抗摄屏攻击、检测时需要原始载体图像、鲁棒性差的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于定位点辅助的盲鲁棒数字水印嵌入和检测方法，其目的在于针对在不借助原始图像作品的前提下，提高盲数字水印的鲁棒性，使其能抵抗模糊噪点对比度调整等常规图像处理攻击和裁剪缩放旋转等几何攻击，达到正确溯源追踪的目的。更进一步，考虑水印作品会遭受的摄屏攻击，使得在使用摄像设备对水印作品进行拍摄后，保证仍能正确提取其中水印。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于定位点辅助的盲鲁棒数字水印嵌入方法，该方法包括以下步骤：