[发明专利]基于塔形方向滤波器组的数字水印方法

摘要

本发明建立了一种基于塔型滤波器组特性的人眼视觉模型，并据此提出了一种基于塔形滤波器组的自适应数字水印嵌入和提取方法。本发明结合塔形方向滤波器组多尺度、多方向分解和人眼视觉模型进行水印的嵌入和提取，具有良好的不可见性和鲁棒性。通过构造塔形方向滤波器组人眼视觉模型实现水印的自适应嵌入，获得了较高的峰值性噪比。水印的嵌入位置为塔形方向滤波器组第二级方向子带中能量最大的一个子带，则加强了水印的鲁棒性。本发明的算法简单，容易实现，在水印检测时不需要原始图像，对常见的图像处理手段(如一定程度的JPEG压缩)和恶意攻击(如局部图像篡改)具有很强的鲁棒性，而且视觉效果良好。

主权项

1.一种基于塔形方向滤波器组的数字水印方法，其特征在于：包括以下步骤：嵌入步骤(1)对一幅大小为M*N的灰度图像进行2层或2层以上塔形方向滤波器组变换；(2)根据人类视觉模型构造基于塔形方向滤波器组系数的水印掩模M(i，j)；(3)根据子带能量的计算公式计算得出能量最大的第二级方向子带C(i，j)，公式如下：$E=\frac{1}{\mathrm{MN}}\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{C}_{\mathrm{ij}}{(,m,n)}^2$ (4)将水印通过视觉掩模自适应地嵌入到子带C(i，j)中，具体公式如下： C′(i，j)＝C(i，j)+aM(i，j)W(i，j)其中，C(i，j)为第二级方向子带中能量最大一个子带，a为全局水印嵌入强度的调整系数，M(i，j)为视觉掩模，W(i，j)为待嵌入的{-1，1}二值水印信号，C′(i，j)为嵌入水印后的子带；(5)利用嵌入水印后的子带和原图像分解得到的其他子带做塔形方向滤波器组反变换，得到含水印图像。提取步骤：(1)对一幅大小为M*N的待检测灰度图像进行2层或2层以上塔形方向滤波器组变换；(2)根据子带能量的计算公式计算得出能量最大的第二级方向子带C′(i，j)，公式如下：$E=\frac{1}{\mathrm{MN}}\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}{C}_{\mathrm{ij}}^{\prime }{(m,n)}^2$ (3)根据相关检测的公式计算待检测图像能量最大的第二级方向子带C′(i，j)和原始水印的相关值，公式如下：$R=\frac{1}{\mathrm{MN}}\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}{C}^{\prime }(i,j)W(i,j)$ (4)令水印检测的虚警概率小于10-5，根据聂曼-皮尔逊准则确定检测阀值T，公式如下为：$T=3.3\sqrt{2}\sigma ,$ ${\sigma }^2={\left(\frac{1}{\mathrm{MN}}\right)}^3\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}{C}^{\prime }{(i,j)}^2$ (5)比较相关值R和阀值T的大小，如果R＞T，则判定水印存在；如果R＜T，则判定水印不存在。