[发明专利]一种基于双图可逆脆弱水印的图像篡改检测方法

摘要

本发明公开一种基于双图可逆脆弱水印的图像篡改检测方法，宿主图像每两个像素分为一组，使用可逆信息隐藏算法将认证信息嵌入图像的每组像素中，最终产生两张水印图像，认证时，通过比较从两张水印图像中提取的信息和原始认证信息确定每组像素是否被篡改。本发明能够更充分、更灵活地利用图像冗余空间，在嵌入大量认证信息的同时减少图像失真，提高篡改认证的精确度。

主权项

一种基于双图可逆脆弱水印的图像篡改检测方法，其特征在于：依次包括以下步骤：(1)可逆脆弱水印的嵌入和提取(1.1)脆弱水印的嵌入；使用两张相同宿主图像，第一张宿主图像I1嵌入B进制水印信息，B≥3，第二张图像I2嵌入B进制失真信息，每对像素嵌入两个B进制水印信息，又因第二张宿主图像嵌入的为失真信息，此时载荷为log2B/2比特每像素(bpp)，现给定大小为H×W的宿主图像和长度为L的二进制水印信息，将水印信息转化为B进制数字，转化后，水印信息的进制B应满足公式(1)：根据SOS算法构建B进制对应的参考矩阵MB，依次将B进制水印信息嵌入宿主图像I1生成水印图像I1′，B进制失真信息嵌入宿主图像I2生成水印图像I2′，其中，两张相同宿主图像I1,I2中的两个相同像素对分别为(pi,pi+1)和(qi,qi+1)，B进制水印信息(di,di+1)B，i∈[1,H×W]；矩阵MB的小为B×B，且包含不重复的所有可能的两个B进制数的组合；(1.2)脆弱水印的提取以及图像恢复；在没有溢出的情况下，水印信息的提取需要I1的水印图像I1′和嵌入时使用的矩阵MB，提取时按照嵌入顺序每次对一对像素进行操作，从I1′的一对像素(pi′,pi+1′)中提取信息时，计算MB(pi′％B,pi+1′％B)提取di，计算MB(pi′％B,(pi+1′+1)％B)提取di+1；图像恢复时需要I1′、I2的水印图像I2′和矩阵MB，其中I1′,I2′的一对像素分别为(pi′,pi+1′)和(qi′,qi+1′)；(1.3)边界点处理嵌入数据过程中会出现溢出，即像素值修改后小于0或大于255；若(pi′,pi+1′)溢出，解决方案可以为：(pi,pi+1)被跳过不被修改，跳过后，在不溢出的情况下把qi修改为qi′，使其满足|qi′‑pi|＝B，防止(pi,pi+1)被误当成含有水印的像素对；若提取水印信息时有|qi′‑pi|＝B，则跳过对应的像素对(pi′,pi+1′)；恢复图像时(pi′,pi+1′)就是原像素；若(qi′,qi+1′)溢出，则直接将溢出的像素+B，或‑B，使其不溢出即可；(2)基于可逆脆弱水印的图像篡改认证(2.1)认证信息嵌入：将认证信息交替嵌入两张图像，然后将失真信息交替嵌入两张图像，最终使认证信息均匀分布在两张图像；(2.2)完整性检测：将认证信息交替从两张水印图像中提取，同时将失真信息交替从两张水印图像提取，完成图像完整性的初步检测并恢复未被篡改的宿主像素对；(2.3)确定修改区域：以一个像素对为单位，对步骤(2.2)的检测结果进行后续处理；处理整幅图像，对于一个被认为未被修改的像素对，若与它紧邻的正右方和正左方的两个像素对被认为修改的，那么这对像素也被认为是已经修改的；同理，若与它紧邻的正上方和正下方、右下方和左上方、右上方和左下方的两个像素对被修改，那么这个对像素也被认为是被修改的；多次循环上述过程，直到一次循环后没有原认为未被修改的像素对被当作被修改的像素对，结束处理过程。