[发明专利]基于蜂窝网格矩阵的盲水印隐藏、提取和篡改检测方法

说明书

本发明提出一种基于蜂窝网格矩阵的盲水印隐藏、提取和篡改检测方法，既可以实现版权保护，又可实现篡改区域检测。首先，使用所提出的规则生成矩阵M，称之为Cellular Network矩阵；其次，将由伪随机数发生器生成的水印信息转化为七进制的数值序列；然后，将图像切割成互不重叠的像素对(p_i，p_i+1)；最后，在矩阵M的指导下，在每个像素对中嵌入一个七进制的数值，最终得到嵌有水印信息的图像。当接收方拿到嵌有水印信息的图像时，一是可以根据矩阵M提取出水印信息，二是可以检测出被篡改区域。本发明一是利用矩阵M在图像改动小的情况下嵌入水印信息；二是接收方不需要原始图像和水印信息的帮助下可以检测出被篡改区域。

技术领域

本发明属于浮水印篡改检测领域，具体涉及一种基于蜂窝网格矩阵的盲水印方法。

背景技术

数字图像在日常工作和生活中的使用非常普遍也不可或缺，然而，因为对数字图像的复制、编辑、传播等操作日益方便且容易，因此保护图像的版权及内容的真实性和完整性具有迫切的现实意义。为了解决这一问题，近几十年来出现了许多基于脆弱水印的图像认证方法。通常，基于脆弱水印的图像认证方法通过将水印嵌入到图像中，使其对图像内容的任何修改都非常敏感。

Walton于1995年提出了第一个基于水印的图像认证方法。他将像素的7个 MSB(最高有效位)的校验和插入到图像的1个LSB(最低有效位)中。但是它无法检测出同时翻转任意两位7MSB的情况。1997年，Yeung和Mintzer使用了一种改进的误差扩张策略和水印提取函数，将二值水印嵌入到图像中，以便快速验证这些图像像素的值是否发生了变化。随后，Wong提出了一种基于哈希算法的脆弱水印方法，其中水印是由图像像素值、图像特征和指定密钥生成的。这些方法在检测图像是否被修改方面起到了很好的作用，然而，在定位修改区域方面存在弱点。针对这个问题，不少学者提出了像素对或像素图像认证方法以实现精细的篡改定位。Prasad等人提出对于每个像素对，使用汉明码从每个像素的前两个MSB生成一个3位水印，然后通过块级像素调整过程隐藏到LSB中以减少失真。Gong等人提出了一种基于双水印的图像认证方案，即扩散水印和认证水印。这两种水印对图像的覆盖都具有很高的敏感性，同时，认证水印可以对篡改区域进行像素级的定位。正如预期的那样，后两者在篡改定位方面取得了较好的性能，达到了99％，但是水印图像的质量可以进一步提高。

发明内容

本发明提出一种基于蜂窝网格矩阵的盲水印方法，既可以实现版权保护，又可实现篡改区域检测。首先，使用所提出的规则生成矩阵M，称之为Cellular Network矩阵；其次，将水印信息转化为七进制的数值序列；然后，将图像切割成互不重叠的像素对(p_i，p_i+1)；最后，在矩阵M的指导下，在每个像素对中嵌入一个七进制的数值，最终得到嵌有水印信息的图像。当接收方拿到嵌有水印信息的图像时，一是可以根据矩阵M提取出水印信息，二是可以检测出被篡改区域。本发明一是利用矩阵M在图像改动小的情况下嵌入水印信息；二是接收方不需要水印信息的帮助下可以检测出被篡改区域。

本发明的技术方案步骤如下：

第一方面，本发明提供了一种基于蜂窝网格矩阵的盲水印隐藏方法，其步骤如下：