[发明专利]一种使用特殊网点在半色调图像中嵌入数字水印的方法

说明书

本发明提出了一种在半色调图像中嵌入数字水印，和从拍摄的图像中读取水印的方法。在半色调图像中嵌入水印的过程是：对水印信息进行非对称加密、LDPC编码等操作生成一个比特矩阵；使用特殊形状的网点进行图像半色调，并把矩阵信息编码到图像网点中，即得到带水印信息的半色调图像。从拍摄的图片中读出水印的过程是：图片被切割成256*256像素的方块，汇总所有方块中编码的比特信息，生成一个比特矩阵，此比特矩阵经过折叠，平均和阈值操作，再经过循环平移，与掩码异或，LDPC解码和解密，得到原始水印信息。与现有图像水印方法相比，本方法可在图像中嵌入更多信息，保密性好，更加鲁棒，并且不改变图像的颜色。

技术领域

本发明属于图像数字水印领域，特别涉及基于图像半色调的图像水印方法。

背景技术

图像数字水印是在图像中嵌入的不可见的信息，此信息可以使用特定的设备和软件识别。数字水印在图像版权保护，产品防伪等领域有广泛的引用。现在常用的数字水印算法大多是通过对图像的频域信息或者颜色统计信息进行处理，并将信息编码到图像的频域或直方图信息中。

目前广泛使用的数字水印方法存在一些缺陷：编码的信息量少，鲁棒性低，对图像颜色有改变。本发明使用特殊形状的网点进行图像半色调，水印信息经过加密，LDPC编码等操作生成一个比特矩阵，然后将此比特矩阵的信息编码到图像网点中。本发明在一副图像中嵌入的信息量，远大于目前常见的数字水印技术，而且由于使用了LDPC编码技术，水印的鲁棒性大大提高，即便图片有变形，或部分污损，仍然可以正确读取水印信息，另外，本方法生成的半色调图像印制后的外观跟传统半色调图像的外观一致。

发明内容

对现有的图像数字水印技术的若干不足，本发明提出了一种使用特殊网点进行图像半色调，将水印信息编码到图像网点中，和使用特别设计的软件从图像中提取数字水印的方法。

与现有的图像水印方法相比，本发明提出的方法有下面四个优点：嵌入的水印信息量大，本方法可在一副图片中嵌入728比特至3150比特的水印信息，与之相比， Digimarc的图像水印方法最多只能在一副图像中嵌入32比特信息；保密性好，水印信息经过非对称加密，可确保不被伪造；更高的鲁棒性，对水印信息使用LDPC编码，即便图片被污损或者变形，仍然可以从中正确提取水印信息；不破坏图片颜色，现在广泛使用的图像水印算法，大多要改变图片的频域信息或者颜色统计信息，造成对图片外观的改变，尤其是对浅色的色调平滑的图片，改变尤其明显，本发明提出的方法使用特殊网点对图像进行半色调处理，印制到介质表面后，其颜色和明暗与传统网点印制效果没有区别。

本发明提出的在图像中嵌入水印和从图像中检出水印的总体过程如图1所示：水印信息的二进制串经过非对称加密，LDPC编码，与随机掩码异或，头部添加定位串等操作后，得到一个比特矩阵E，将矩阵E中的二进制信息调制到半色调图像的网点中，得到带有水印的图像。

带水印的图像被印制到各种产品介质上，使用摄像设备拍摄得到图像后，使用特别设计的算法，经过图像分割，傅里叶变换等，获取网点中编码的二进制信息，之后再经过LDPC解码，解密等操作，得到原始的水印信息。

附图说明

图1：将水印信息嵌入半色调图像和从拍摄的图片中读取水印信息总体流程。

图2：将水印信息嵌入半色调图像的总体流程图。

图3：从拍摄的图像中获得含噪声的比特信息的流程图。

图4：从带噪声的比特信息，解码恢复原始水印信息的流程图。

具体实施方式

本发明提出的使用特殊网点在图像中嵌入数字水印的方法包括下面若干步骤。

1)对原始水印信息的比特串A，使用非对称加密方法成比特串A_C，所用密钥为 K_E，如图2所示。