一種感興趣區域認證和篡改檢測數字水印方法技術

一種感興趣區域認證和篡改檢測數字水印方法，屬于信息安全領域。在水印嵌入端由用戶定義感興趣區域并生成水印信息和HASH碼，利用加密技術對水印信息進行保護，水印信息嵌入到圖像背景區域的小波分解系數中。在接收端，通過比較感興趣區域hash碼和水印重建來進行雙重認證。實驗結果表明，本方法具有較強的抗各種攻擊的能力，同時還能夠精確定位被篡改區域。本發明專利技術可用于遠程醫療、遙感等圖像的感興趣區域認證和篡改檢測。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，可實現感興趣區域認證和被篡改區域定位，屬于信息安全領域。
技術介紹
數字水印技術是信息隱藏技術在多媒體領域的一個重要應用，也是信息隱藏技術研究領域的一個重要分支。數字水印技術作為一種新型的信息隱藏技術受到了越來越多的重視，已經成為了多媒體信息安全領域的研究熱點。數字水印的概念最早出現在1994年的圖像處理會議(ICIP’ 94)上,Van Schyndel在會議上發表了題為“A digital watermark”的論文，它是第一篇在國際會議上發表的關于數字水印的論文。在現代通信技術中，圖像作為信息含量最豐富的載體，具有不可替代的作用。·在實際應用中，對于觀察者來說，往往只對圖像的一部分感興趣，例如通信中人物頭像的視覺敏感區，醫學圖像中的病理區域等，這些區域統稱為“感興趣區域”(Regions ofInteresting,簡稱R0I)。把感興趣以外的區域稱為“背景區域”(Regions of Background,簡稱ROB)。從主觀上來講，感興趣區域圖像質量的好壞直接影響對圖像的整體評價。因此，人們可以在基于感興趣區域的基礎上對圖像進行編碼，這樣既可以滿足人們對圖像的要求，又能降低傳輸時間，節省存儲空間。例如，在極低比特圖像壓縮中，對圖像的感興趣區分配較多的比特以保證感興趣區的恢復質量，而相應的背景區分配較少的比特。這樣，即使背景區出現模糊，仍有可能獲得較好的主觀質量圖像。還可以指定圖片上的感興趣區域，然后在壓縮時對這些區域指定壓縮質量，或在恢復時指定某些區域的解壓縮要求。目前，感興趣區域圖像編碼是人們對圖像編碼算法除性能外在功能上的一個要求，是更高層次的要求。SCHNEIDER M提出了圖像關鍵屬性抽象的概念，指出理想的圖像認證方法應該以圖像關鍵屬性作為水印，保護的對象是圖像的內容而非形式。但目前的數字水印算法基本都是對圖像的整體特征操作，在圖像紋理豐富區域嵌入大量高強度水印，在平坦區嵌入少量低強度水印，不分主題和背景，基本無法起到對主題內容的保護作用。
技術實現思路
為了解決現有感興趣區域水印算法存在的不足，本專利技術公開了，可進行感興趣區域認證和精確定位被篡改區域。為了實現這樣的目的，本專利技術在嵌入端由用戶定義的感興趣區域生成數字水印和HASH碼，利用加密技術對水印信息進行保護，水印信息被嵌入到圖像背景區域的小波分解系數中。在接收端，通過比較感興趣區域hash碼和水印重建來進行雙重認證。實驗結果表明，該算法具有較強的抗各種攻擊的能力，同時還能夠精確定位被篡改區域。本專利技術的感興趣區域認證和篡改檢測數字水印方法包括如下具體步驟 I、在嵌入端 第I步由用戶確定的感興趣區域生成數字水印和HASH碼，向可信任第三方保存HASH碼用于感興趣區域認證； 第2步利用加密技術對水印信息進行加密保護； 第3步水印信息嵌入到圖像背景區域的小波分解系數中。2、在檢測端 第I步提取感興趣區域生成HASH碼，與可信任第三方保存的HASH比對，判斷感興趣區域是否被篡改； 第2步提取嵌入到背景區域中的水印信息，進行水印信息解密和感興趣區域重建，定位被篡改區域。附圖說明 圖I為本專利技術水印嵌入流程圖。圖2為小波變換子帶系數與其父系數的樹形關系圖。圖3為本專利技術嵌入水印信息I。圖4為本專利技術嵌入水印信息O。圖5為本專利技術認證及篡改檢測流程圖。具體實施例方式按本專利技術的原理，水印嵌入端的具體實施過程如下 步驟I :使用雙正交小波基“D9/7”對Lena圖像進行離散小波變換； 步驟2 :生成數字水印，將ROI區域轉換成二進制序列并使用橢圓曲線加密體質進行加密； 步驟3:水印嵌入。根據如下規則嵌入水印比特。(I)嵌入O :在本算法中，將水印比特嵌入ROB小波系數的第5位平面，則修改后的系數與原系數的改變量為25=32。為了降低對圖像質量的影響，具體嵌入時考慮三種規則第一種嵌入規則如圖3值I所示，將第5位平面值改變為O ;第二種嵌入規則如圖3值2所示，將第6位平面值改變為1，同時將第4，3，2位平面的值設置為0，第1，O位平面的值根據值I第1，O位平面翻轉；第三種嵌入規則如圖3值3所示，將第4，3，2位平面的值設置為1，第1，O位平面的值根據值2第1，O位平面翻轉。最后，選擇與原小波系數差值最小的數值作為最終的嵌入水印比特的系數。(2)嵌入I :其原理與嵌入O相同，規則如下第一種嵌入規則如圖3值I所示，將第5位平面值改變為I ;第二種嵌入規則如圖3值2所示，將第6位平面值設置為0，同時將第4，3，2位平面的值設置為1，第1，O位平面的值根據值I第1，O位平面翻轉；第三種嵌入規則如圖3值3所示，將第4，3，2位平面的值設置為1，第1，O位平面的值根據值2第1，O位平面翻轉。最后，選擇與原小波系數差值最小的數值作為最終的嵌入水印比特的系數。步驟4 :將變換域圖像進行DWT反變換，最后得到重構后的結果圖像。本章所設計的是一種盲數字水印算法，本算法在進行水印提取和驗證時，既不需要原始圖像，也不需要原始水印信息。水印提取時的關鍵信息為隨機數種子選擇的嵌入位置、小波類型、小波分解的層數等信息。水印檢測端的具體實施過程如下 (I)計算ROI的hash碼并與接收到的hash碼進行比較,若hash碼相同則ROI通過驗證，證明ROI未經過任何篡改； (2)從ROB提取水印信息重建R0I，提取水印過程為嵌入過程的逆過程。權利要求1.，可精確定位被篡改的感興趣區域，屬于信息安全領域，其特征在于包括如下具體步驟。2.在嵌入端 第I步由用戶確定的感興趣區域生成數字水印和HASH碼，向可信任第三方保存HASH碼用于感興趣區域認證； 第2步利用加密技術對水印信息進行加密保護； 第3步水印信息嵌入到圖像背景區域的小波分解系數中。3.在檢測端 第I步提取感興趣區域生成HASH碼，與可信任第三方保存的HASH比對，判斷感興趣區域是否被篡改； 第2步提取嵌入到背景區域中的水印信息，進行水印信息解密和感興趣區域重建，定位被篡改區域。4.如權利要求書I和2所述的，在水印嵌入端確定的感興趣區域不大于原始圖像的二分之一。5.如權利要求書I和2所述的，在水印嵌入端生成HASH碼算法選用MD5。6.如權利要求書I和2所述的，在水印嵌入端加密技術選用橢圓曲線加密體制。7.如權利要求書I和2所述的，在水印嵌入端圖像小波分解級數為3。全文摘要，屬于信息安全領域。在水印嵌入端由用戶定義感興趣區域并生成水印信息和HASH碼，利用加密技術對水印信息進行保護，水印信息嵌入到圖像背景區域的小波分解系數中。在接收端，通過比較感興趣區域hash碼和水印重建來進行雙重認證。實驗結果表明，本方法具有較強的抗各種攻擊的能力，同時還能夠精確定位被篡改區域。本專利技術可用于遠程醫療、遙感等圖像的感興趣區域認證和篡改檢測。文檔編號G06T1/00GK102945542SQ201210443250公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日專利技術者崔得龍, 左敬龍 申請人:崔得龍, 左敬龍本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種感興趣區域認證和篡改檢測數字水印方法，可精確定位被篡改的感興趣區域，屬于信息安全領域，其特征在于包括如下具體步驟。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔得龍，左敬龍，
申請(專利權)人：崔得龍，左敬龍，
類型：發明
國別省市：