[发明专利]融合视觉模型可对抗剪切攻击的盲数字水印编解码方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字水印技术领域，尤其涉及一种适用于图像和视频媒体的版权保护和防伪融合视觉模型可对抗剪切攻击的盲数字水印编解码方法。

背景技术

数字水印技术是将一些标识信息直接嵌入数字媒体中，在不影响源媒体使用价值的基础上，实现对数字媒体的保护。相比传统的密码保护，数字水印具有隐蔽性，因此被广泛应用于标识媒体内容创建者、确认媒体接受者、传送隐秘信息和判断媒体是否被篡改等目的。数字水印的应用范围覆盖了版权保护和隐秘通信等领域，这些都是经济和军事活动的重要组成部分。

良好的数字水印技术应具有鲁棒性，即经历多种无意或有意的信号处理过程后，数字水印仍能保持完整并能被准确的鉴别出来。这些信号处理过程，通常被称为对数字水印的攻击。常见的攻击手段有：噪声、滤波、重采样、有损数据压缩、旋转、位移和缩放等。

现存的数字水印方法能够对抗上述攻击中的一种或多种，但在具体的应用中，时常会面对剪切攻击，即把媒体的一部分剪切下来，并与另外的媒体拼接，构成新的媒体。这样的攻击手段常见于图像制作、CAD设计等领域。剪切攻击会损坏源媒体与水印媒体的同步结构，影响水印信号的精准对齐，从而达到破坏水印获取的目的。传统的水印方法不能有效的抵抗此类攻击。其原因在于大多数水印方法是基于媒体全局，将水印加到整个媒体当中，所以一旦媒体的一部分被剪切，要么整个水印遭到破坏，至少也会使一部分水印遭到破坏。

总之，剪切攻击非常普遍，开发能抵抗此类攻击的数字水印技术显得尤为重要。但由于受到目前方法上的种种限制，开发运行时间短，同时对剪切攻击和其他攻击具有良好鲁棒性的方法仍然存在较多困难。

发明内容

针对目前图像数字水印领域内现有技术的不足，提出了一种融合视觉模型可对抗剪切攻击的盲数字水印编解码方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：一种融合视觉模型可对抗剪切攻击的盲数字水印编解码方法，其特征在于，该方法包括水印信息的编码和解码过程；其中，水印信息的编码过程包含以下步骤：

（1）视频采集：在可见光条件下采集监控场景中的视频图像，并对采集的图像进行初期处理，包括配准、降噪和均衡；

（2）数据传输：将初期处理后的视频图像通过H.264视频编码协议进行编码后传输至PC平台；

（3）场景信息编码：将场景信息进行有效编码后获得水印比特，加入到视频图像中；场景信息包括摄像头编号、场景位置和场景文字描述（如场景的时间、天气、温度等）；所有的信息采用GBK汉字编码转换为水印比特，按照每帧64比特的速率均匀加入视频图像帧中；

（4）水印编码流程：采用PC机作为水印编码平台，水印编码包含如下子步骤：

（4.1）彩色图像转换为灰度图像：水印编码流程针对的图像包括彩色图像和灰度图像，如果源图像为彩色图像，需要将图像从RGB空间转化为YUV空间；然后，只对其中的Y分量进行水印编码流程；

（4.2）加入同步信息：将源图像分成                                                大小相同的矩形块（为自然数），用行列的矩阵表示某个矩形块中像素的灰度值；同时，构造行列的同步矩阵，同步信息的加入由下式确定： 

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其中，为加入同步信息后的行列矩形块，为控制编码水印强度的参数；

（4.3）每一块加入相同的水印信息，对图像进行的分块DCT变换，根据Watson视觉模型，计算所得DCT参数的视觉阈值；

（4.4）DCT反变换：水印编码后的图像进行DCT反变换，最终得到水印图像；如果是彩色图像，需要将改变后的Y分量由YUV空间变换回RGB空间；

（5）存储加入水印后的视频图像；

水印信息的解码过程包含以下步骤：

（1）解码水印比特：水印解码仍然采用PC平台作为数据处理系统，包括以下子步骤；

（1.1）彩色图像转换为灰度图像：水印解码针对的图像包括彩色图像和灰度图像，如果源图像为彩色图像，需要将图像从RGB空间转化为YUV空间；然后，只对其中的Y分量进行解码；

（1.2）搜索同步点：利用加入的同步信息，搜索水印图像中的同步点，从而产生与源图像同样的矩形块分割，得出同步后新的水印图像；

（1.3）对每一个矩形块分别进行水印解码：按照以下步骤计算在第个块中的某个水印比特信息：从密钥中获取与此水印比特相应的个参数下标，这些参数的下标用集合表示，

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