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专利号: 2014102042070
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于数学形态学与全息图的数字水印信息编码与鉴别方法,其特征在于,首先将水印信息进行加密,将水印信息分成多元数组生成的数字序列,并按照对应关系组成数据库;然后将水印信息制成计算全息图,并在图像的空间域或离散小波域或离散余弦域内,以常用方式将全息图嵌入至宿主图像中,进而生成载体图像;最后应用与嵌入算法相对应的提取算法,从载体图像中提取出水印信息,对提取出的水印信息进行改善图像质量的预处理后,应用数学形态学开、闭运算,每当水印信息中正n边形的个数减少一个时,记录该结构元素的尺寸大小,由此生成与二值水印信息唯一对应的数字编码;检索数字编码是否存在于数据库中;若不存在,则不受版权保护;若存在,找到与数字编码相对应的水印信息,完成水印的提取和鉴别。

2.如权利要求1所述的基于数学形态学与全息图的数字水印信息编码与鉴别方法,其特征在于,所述的以常用方式将全息图嵌入至宿主图像中是采取代换嵌入或线性嵌入将全息图嵌入至宿主图像中。

3.如权利要求1所述的基于数学形态学与全息图的数字水印信息编码与鉴别方法,其特征在于,所述的最后应用与嵌入算法相对应的提取算法中的提取算法是指采用嵌入算法的逆运算。

4.如权利要求2或3所述的基于数学形态学与全息图的数字水印信息编码与鉴别方法,其特征在于,所述的水印信息的加密是一个由多元数组生成的数字序列,该数字序列的构造方法如下:第一步预先设定水印图像的形状为正方形,边长为L像素(L≥100),以正方形左下角角点为原点建立x-y坐标系,四个顶点坐标分别为(0,0),(L,0),(0,L),(L,L),以黑色为背景色,白色为前景色构造水印信息(或者以白色为背景色,黑色为前景色构造水印信息),将其记为w(x,y),x,y为坐标值;

第 二 步 统 计0.1L ~0.4L 包 含 的 正 整 数 序 列,将 其 记 为 集 合A ={a1,a2,...,ai,...,ap},其中a1

第三步从0.015L~0.02L所包含的正整数序列中任取一个正整数m,在集合A中任意取m个相异的元素,组成N个相异的m元数组B={b1,b2,K,bm},其中b1≤b2≤...≤bm,N=p×(p-1)×...×(p-m+1),进而构成集合C={B1,B2,...,Bi,...,BN},且每个元素具有唯一性;

第四步在所有N个w(x,y)中均绘制一个边长为l像素(l=aN/2)的等边三角形,该三角形在坐标系中具有相同的几何位置关系D。

第五步在wi(x,y)(i=1,2,…,N)中,绘制m个正n边形(n>3),其中正n边形边长依次取自集合C中m元数组Bi={b1,b2,K,bm}的元素,单位为像素,要求正n边形彼此之间不重叠,且相邻两个正n边形最邻近的两个像素的距离不小于0.08L;

第六步对wi(x,y)应用数学形态学开、闭运算,每当wi(x,y)中正n边形的个数减少一个时,记录该结构元素(根据数学形态学运算常识,数学形态学开、闭运算中结构元素S由特定形状Sx及其尺寸Sc组成)的尺寸大小,由此生成与二值水印wi(x,y)唯一对应的数字编码Ei;

第七步由N个wi(x,y),N个Ei及其对应关系组成数据库K。

5.如权利要求4所述的基于数学形态学与全息图的数字水印信息编码与鉴别方法,其特征在于,所述的水印信息的嵌入是:第一步将水印wi(x,y)制成计算全息图hi,如傅里叶全息图、菲涅尔全息图等;

第二步在图像的空间域或离散小波域或离散余弦域内,以常用方式(代换嵌入或线性嵌入)将hi嵌入至宿主图像H中,进而生成载体图像Hi。

进步地,所述的水印信息的鉴别是:

第一步水印的提取:应用与嵌入算法相对应的提取算法(提取算法也就是采用嵌入算法的逆运算),从载体图像Hi中提取出水印Wi(x,y);

第二步对提取出的水印Wi(x,y)进行改善图像质量的预处理后,应用数学形态学开、闭运算,每当Wi(x,y)中正n边形的个数减少一个时,记录该结构元素的尺寸大小,由此生成与二值水印Wi(x,y)唯一对应的数字编码Ei';

第三步检索数字编码Ei'是否存在于数据库K中;若不存在,则不受版权保护;若存在,找到与数字编码Ei'相对应的wi(x,y),完成水印的提取和鉴别。

6.如权利要求5所述的基于数学形态学与全息图的数字水印信息编码与鉴别方法,其特征在于,所述的对wi(x,y)应用数学形态学开、闭运算,每当wi(x,y)中正n边形个数的减少一个时,记录该结构元素的尺寸大小,由此生成与二值水印wi(x,y)唯一对应的数字编码Ei,包括步骤如下:(1)在wi(x,y)中应用边缘检测技术(如Hough变换线检测法)找到三角形,并将三角形中所包含像素的坐标记作集合T(x,y);

(2)在集合 (表示集合T在集合wi(x,y)中的补集)中,应用形态学开、闭运算,在形态学开、闭运算中,Sx均为正n边形,Sc依次取集合A={a1,a2,...,ai,...,ap}中的元素,每当经过数学形态学运算后正n边形的个数减少一个时,将该ai-1的数值记为ei,当集合 中m个正n边形全部消失时,记录了m个ei,由这m个ei依次组成数组Ei={e1,e2,...,ei,...,em}。

7.如权利要求6所述的基于数学形态学与全息图的数字水印信息编码与鉴别方法,其特征在于,所述的对提取出的水印Wi(x,y)进行改善图像质量的预处理后,应用数学形态学开、闭运算,每当Wi(x,y)中正n边形的个数减少一个时,记录该结构元素的尺寸大小,由此生成与二值水印wi(x,y)唯一对应的数字编码Ei';包括以下步骤:(1)预处理:将Wi(x,y)转为二值图像,在Wi(x,y)中应用边缘检测工具,若未检测到三角形,则不受版权保护,若检测到三角形,根据三角形以及权利要求1中记录的D建立坐标系,并将三角形中所包含像素的坐标记作集合T';

(2)在集合 中,应用形态学开、闭运算,在形态学开、闭运算中,Sx均为正n边形,Sc依次取集合A={a1,a2,...,ai,...,ap}中的元素,每当经过数学形态学运算后正n边形的个数减少一个时,将该ai-1的数值记为ei',当集合 中m个正n边形全部消失时,记录了m个ei',由这m个ei'依次组成数组Ei'={e1',e2',...,ei',...,em'}。