[发明专利]一种基于置乱扩散的文本水印嵌入提取方法

说明书

本发明公开了一种基于置乱扩散的文本水印嵌入提取方法，所述方法包括步骤：一、水印嵌入，实现水印图像到宿主载体的均匀扩散；二、水印提取，实现确权水印图像的还原。通过基于置乱扩散思想的嵌入提取方法，将水印信息通过置乱扩散的方式多轮地、均匀地嵌入水印载体，提高鲁棒性。采用水印信息的编码方式，通过ASCII码中部分不可见字符的编码，将位置信息和水印信息编码成一个水印单元，实现嵌入大量水印信息，取得了很好的效果。

技术领域

本发明涉及一种文本水印嵌入提取方法，尤其涉及一种基于置乱扩散的文本水印嵌入提取方法，属于图像加密技术领域。

背景技术

大数据随着全球信息化的不断推进以及互联网的高速发展，已经成为重要的生产因素并渗透到了各个领域。文本数据作为信息交流与传递的重要载体，是大数据平台存储、计算及应用最广泛的数据类型。而文本数据被窃取和篡改会造成多种严重后果，因此保证文本文件泄露后的可追溯性成为研究的焦点。

面向文本文档的数字水印技术是将特定标识信息以某种方式嵌入文档作品中，且不影响文档载体使用价值的一种信息隐藏技术，是完成版权保护、实现防伪溯源的有效方法。根据嵌入方式的不同，人们分别提出基于文本图像的水印算法、基于文本格式的水印算法、基于文本内容的水印算法。基于文本图像的信息隐藏算法一般应用于纸质文本的打印扫描场景，该类算法大多对图像噪声攻击较为敏感，稳健性通常要高于普通文本嵌入算法。但此算法的水印载体一旦受到噪声攻击，水印信息的准确度将受到严重破坏。基于文档结构的水印算法一般适用于具有格式功能的文档，如WORD、XML和PDF。该水印技术利用轻微改变文本格式不易被察觉的特点嵌入水印信息，如修改文档排版属性、添加不可见字符、修改字符属性、同形字符替换等。其编码简单、易于实现。但此算法对于文本格式稍加变换就有可能使嵌入的水印遭到破坏。基于文本内容的文本水印方法一般通过自然语言处理技术对语法、语义以及文字特征进行分析，在不改变原文意思的情况下，对部分文本实施等价替换和语序修改等操作，进而实现水印信息的隐藏。但文本中的同型内容毕竟有限，对于水印信息量较大的应用场景难免显得嵌入空间不足。零水印技术是一种可以把水印信息很好地隐藏，对于用户来说是不可感知的，而且不会影响原文档使用价值的一种技术。但零水印技术在提取时不能很好地与原文档对应，且无法实现盲提取。

目前文本水印方案主要将ASCII码特殊控制符、行置换算法、干扰列、图像Arnold变换结合起来，实现数字水印的嵌入。利用ASCII码特殊控制符的不可见性达到嵌入水印信号的不可感知的效果。通过行置换算法，将元组映射到文本数据的秘密位置上，实现嵌入位与元组结构无关，提高算法的鲁棒性。通过Arnold算法对版权图像进行变换，使水印信息具有隐私性和抗攻击性。同时辅助以数值型的数据生成干扰列，在干扰列中嵌入水印信息，加强所嵌水印的鲁棒性。

上述现有技术的缺点主要表现在以下方面：

(1)现有技术方案中，通过行置换算法嵌入水印信息，即使加入了干扰列，但由于嵌入时过度依靠浮点数据的精度，一个单元格只能嵌入一位比特信息，存在无法有效利用文档空间，无法嵌入大量信息等问题。

(2)现有技术方案中，利用hash函数对元组字段处理并排序，通过哈希值与待嵌入属性字段长度相运算，将元组映射到不同分组中实现行置换，从而确定嵌入的位置，但由于每个比特信息只嵌入一次，一旦受到水印载体稍微变动，原水印信息就会受到较大的影响，鲁棒性低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于置乱扩散的文本水印嵌入提取方法，通过对原水印图像进行二值化和Arnold置乱处理，实现图片像素点的均匀扩散。其次，基于部分ASCII码的不可见特性设计水印信息编码，实现大量信息的隐蔽嵌入。然后，基于随机置乱思想设计行列扩散算法，实现水印信息的均匀嵌入和高效盲提取，提高鲁棒性。通过上步骤，最终得到能隐蔽嵌入大量水印信息的强鲁棒性算法，有效的解决了上述存在的嵌入信息量小、鲁棒性弱及隐蔽性差等问题。