[发明专利]一种基于构造缠绕画的水印方法

摘要

本发明公开了一种基于构造缠绕画图案的水印方法，水印嵌入者制作一个秘密单元库并制定图案的操作规则。取一幅自然图像的图形轮廓，将该轮廓分割成不同区域，并在每个区域内分组。将图像分割为row×col个块，选取适当数目的块，根据水印信息和单元库来放置含水印图形。最后，在未放置图形的组内，进行其他的图形操作，生成含水印的缠绕画图像。与传统方法相比，缠绕画图像具有良好的艺术效果和观赏价值，在水印嵌入的过程中，可以通过调整各种参数来控制水印信息的隐写容量，当图像作为JPEG图像进行传输后，仍可从中正确地恢复出水印信息。此外，普通的隐写分析算法很难对该构造式的图像进行隐写分析，故该水印方法具有较高的安全性。

主权项

1.一种基于构造缠绕画的水印方案，包括水印信息嵌入过程和水印信息提取过程：1)水印信息嵌入过程：a.分组算法(a)首先，取一副缠绕画图像并且提取其轮廓，标记为L，在轮廓内分为若干个任意形状的区域T，假设有n个区域，那么我们将该轮廓标记为：(b)将每个区域Ti分为若干个组，用g来表示，进一步将轮廓L标记为：其中mi表示在区域Ti中分组的个数，是一个随机整数；(c)对上述分组进行重分组操作：在区域T0中已分了m0个组，其中某一组为，即组号为g0，那么进行重分组操作后，该组组号将变为g0′：g0′＝g0mod k                 (3)其中k为密钥，是一个随机产生的不大于m0的正整数，对每个组进行该操作，在后续的操作过程中，有相同组号的小组进行统一规则的图形操作；b.图形操作规则制定了一系列的图形操作规则来生成丰富的图案，通过对多种规则的结合使用生成更为复杂多变的效果；c.信息嵌入(a)构建一个和接受者共享的秘密单元库，单元库中包含了图形的各个特征与秘密数据之间的映射关系；(b)在绘制图形之前，先把图像分为row行，col列，即row×col个块，因轮廓L已经被分割为若干个组，所以在轮廓内部有若干条分割线，将那些覆盖到分割线或者在轮廓之外的块剔除，在剩下的块中可以选出一部分来放置秘密图形，根据光栅扫描顺序，这些可供选择的块被标记为一维向量的形式：B＝{b0,b1,…,bq}             (4)假设水印信息的长度为N比特，每个图形可代表Q比特的数据，那么我们将要从q个待选块中选出M＝N/Q个块来放置图形，这M个块的顺序又将由秘钥k来决定，在这M个块中，找出每个块的中心位置，标记为P：P＝{p0,p1,…,pM}               (5)在绘制图形时，将这些中心点位置作为所放置的图形的形心位置，进行图形放置操作；我们将初始状态的轮廓内各个组标记为：其中有进行图形操作的组标记为：为了构造更丰富的图案，在G1组中空余区域继续绘制图形，各个操作参数可以随机选取，为了保证信息的准确提取，此时图形的形状参数必须与秘密图形的形状参数均不相同，而在剩余未进行任何操作的组G2中，其中G2＝G0‑G1，随机选取除了图形放置操作之外的操作规则Rp→G2,p∈{0，1，2}                  (8)(c)在此水印方案中，水印信息的隐写容量取决于选取的图像尺寸、绘制的图形的尺寸、以及单元库的规模大小，通过调整这些参数来对任意数量的水印信息进行隐藏；假设选取的轮廓图像的大小为L×L像素，绘制的图形的最大尺寸为m×m像素，那么图像中分块的数目即为个，但是考虑到那些在轮廓之外覆盖到分割线的块需要被剔除，假设这些无效的块数目为Q，那么剩下的可供选择的块的数目为：单元库的规模取决于两部分，一方面是图形特征的种类，另一方面是每种特征的具体取值个数，假设有N种特征，各个特征的具体取值有T_i种，其中那么该图像中最大的信息隐写：2)水印信息提取过程：在信息提取端，首先对图像中的每个图形进行特征识别，根据单元库中的图形特征来判断是否为有用的含水印图形：若为含水印图形，则记录其形心位置坐标，在所有的含水印图形位置都被记录之后，再利用持有的秘钥来对这些位置进行排序，最后按照排列好的顺序，逐个对这些含水印图形进行信息提取。