CN112070648A - 水印嵌入、提取方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种水印嵌入和提取方法、装置及电子设备，属于计算机数据安全技术领域。所述水印嵌入和提取方法包括：获取待添加水印的灰度图像，提取特征点，基于水印矩阵尺寸确定添加区域，对区域中子矩阵进行DCT离散余弦变换得到系数矩阵，基于水印矩阵与子矩阵对应关系来更新系数矩阵，对系数矩阵进行反DCT后替换到灰度图像对应位置得到水印图像。提取方法基于嵌入方法进行提取。本申请方法能提高嵌入和提取水印的效率和提取水印的准确率，提高了水印处理技术的隐秘性和鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机数据安全技术领域，具体涉及一种水印嵌入和提取方法、装置及电子设备。
背景技术
随着数字拍照、摄影技术的推广和互联网技术的发展，数字媒体(数字音频、数字图像和数字视频等)的应用越来越广泛，对数字媒体的敏感信息保护和版权保护意识日益增强，数字水印技术成为解决该领域技术问题的有效手段。现有的水印嵌入和提取方法针对背景相对简单的图像嵌入水印后，会导致隐秘性降低影响原图效果，不能平衡好隐秘性和鲁棒性。当处理海量的数据时，当前方法不能完全保证效率，提取水印结果准确率较低，会影响整个任务进度，降低工作效率。
发明内容
本申请实施例提供了一种水印嵌入和提取方法、装置及电子设备，可以解决水印技术嵌入和提取效率低，鲁棒性和隐秘性差的技术问题。所述技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种水印嵌入方法，包括：获取待添加水印的灰度图像；
提取所述灰度图像的多个特征点；
获取水印矩阵；
以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域；
对所述水印添加区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；
基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对；
将所述新的系数对更新到所述DCT系数矩阵；
对更新后的所述DCT系数矩阵进行反DCT，获得反DCT系数矩阵，将所述反DCT系数矩阵替换所述灰度图像对应位置的区域得到水印图像。
第二方面，本申请实施例提供了一种水印提取方法，包括：获取待提取水印的水印图像；
提取所述水印图像的多个特征点；
以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域；
对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；
根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。
第三方面，本申请实施例提供了一种水印嵌入装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取待添加水印的灰度图像；获取水印矩阵；
提取模块，用于提取所述灰度图像的多个特征点；以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域；
生成模块，用于对所述水印添加区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对；将所述新的系数对更新到所述DCT系数矩阵；
替换模块，用于对更新后的所述DCT系数矩阵进行反DCT，获得反DCT系数矩阵，将所述反DCT系数矩阵替换所述灰度图像对应位置的区域得到水印图像。
第四方面，本申请实施例提供了一种水印提取装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取待提取水印的水印图像；
提取模块，用于提取所述水印图像的多个特征点；以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域；
生成模块，用于对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
解析模块，用于取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。
第五方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适用于由所述处理器加载并执行上述的方法步骤。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
上述水印嵌入和提取方法、装置及电子设备工作时，获取待添加水印的灰度图像，提取特征点，基于水印矩阵尺寸确定添加区域，对区域中子矩阵进行DCT离散余弦变换得到系数矩阵，基于水印矩阵与子矩阵对应关系来更新系数矩阵，对系数矩阵进行反DCT后替换到灰度图像对应位置得到水印图像。提取方法基于嵌入方法进行提取。本申请实施例能提高嵌入和提取水印的效率和提取水印的准确率，提高了水印处理技术的隐秘性和鲁棒性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种水印嵌入方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种获取水印矩阵方法的示意图；
图3是本申请实施例提供的一种特征点确定特征区域的示意图；
图4是本申请实施例提供的一种确定初始系数对位置的示意图；
图5是本申请实施例提供的一种更新系数矩阵的示意图；
图6是本申请实施例提供的一种替换对应区域的示意图；
图7是本申请实施例提供的一种水印提取方法的流程示意图；
图8是本申请实施例提供的一种水印嵌入装置的结构示意图；
图9是本申请实施例提供的一种水印提取装置的结构示意图；
图10是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例方式作进一步地详细描述。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
为了解决上述提到的传统技术中嵌入和提取水印不能很好地平衡隐秘性和鲁棒性、处理大量数据时不能满足效率和水印提取准确率较低的技术问题，本申请实施例可依赖于计算机程序实现，可运行于基于冯诺依曼体系且安装有摄像头或可旋转摄像头的计算机***上。该计算机***可以是智能手机、笔记本电脑、平板电按等安装有摄像头的计算机设备。
在下述方法实施例中，为了便于说明，仅以各步骤的执行主体为计算机进行介绍说明。
下面将结合附图1～7，对本申请实施例提供的水印嵌入及提取方法进行详细介绍。
请参见图1，为本申请实施例提供了一种水印嵌入方法的流程示意图。所述方法可以包括以下步骤：
S101、获取待添加水印的灰度图像。
一般的，灰度图像是指像显示为从最暗的黑色到最亮的白色的灰度的图像。在数字图像处理领域，计算机对图像进行处理前，通常都需要将原始彩色图像利用算法转换为灰度图像，例如：浮点算法、整点算法、移位算法和平均值算法等。计算机获取图像方式包括，可以通过摄像头实时采集图像；可以读取存储其上图片文件等。
S102、提取所述灰度图像的多个特征点。
一般的，特征点是指图像灰度值发生剧烈变化的点或者在图像边缘上曲率较大的点(即两个边缘的焦点)。图像特征点在基于特征点的水印处理算法、图像匹配算法中有着十分重要的作用。计算机提取图像特征点方式包括，基于图像几何特征；基于图像灰度变化特征等来提取特征点。
在一种实施例中计算机使用SURF算法计算所述灰度图像像素点的Hessian矩阵行列式，将满足预设条件的多个像素点提取为特征点得到多个特征点。
S103、获取水印矩阵。
一般的，计算机需要将水印信息转换为二进制水印信息序列，在将二进制水印信息序列转换为水印矩阵，用0填充满水印矩阵。例如：图像水印信息、文本水印信息、音频水印信息和视频水印信息等。由于计算机需要以特征点为中心确定多个区域，确定区域越接近正方形，图像空间利用率越高，尽量保证水印矩阵为正方形。
在一种实施例中计算机采用ASCII编码方式，将水印信息转换为所述二进制水印序列，检测所述二进制水印序列的长度L，将所述水印序列以列存储方式设置为a×b的水印矩阵，其中，a、b值选取规则满足条件a·b≈L，使得|a-b|+|a·b-1|的值最小，a和b为大于1的整数。如图2所示，水印信息采用ASCII编码后得到一组二进制水印序列(1，0，1，1，0，0，0，1，0，1，0，1，1，0)，长度为14经计算后a取值4，b取值4，以列存储方式设置设置为图中4×4，由于不能填充满，剩下空余部分用0填充。
S104、以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域。
一般的，水印添加区域是指将水印信息嵌入图像中的位置区域。为保证水印图像的隐秘性，计算机需要准确确定图像的水印添加区域。本申请实施例是以上述提取的特征点作为特征区域的中心，基于水印矩阵尺寸来确定特征区域。
在一种实施例中计算机使用贪心算法对所述水印添加区域进行重叠判断，将满足预设条件的所述水印区域确定为水印添加区域，其中，所述水印添加区域大小为(a·m)×(b·m)，m×m为区域子矩阵尺寸，a·m为区域高，b·m为区域宽，a、b和m为大于1的整数。如图3所示，每个小方格代表一个像素点，图上圆点表示确定的特征点，假设计算得到a取值3，b取值3，m取值3，则以特征点圆点为中心，确定特征区域为(3·3)×(3·3)矩阵大小的粗线所表示的区域，其中特征点圆点在特征区域中心，特征区域可以分为3×3大小的9个子矩阵。
S105、对所述水印添加区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵。
一般的，子矩阵是指特征区域中划分的小矩阵，例如特征区域为矩阵，该矩阵行数为a·m，列数为b·m，该子矩阵尺寸为m×m，一般为8×8子矩阵。离散余弦变换(DiscreteCosine Transform，DCT)是与傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)相关的一种变换，它类似于离散DFT,但是只使用实数。DCT相当于一个长度大概是它两倍的离散DFT，这个离散DFT是对一个实偶函数进行的，在有些变形里面需要将输入或者输出的位置移动半个单位。计算机对子矩阵进行DCT会得到同样尺寸的系数矩阵，通过处理该子矩阵来嵌入以为二进制水印信息。
S106、取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对。
一般的，计算机得到系数矩阵后，需要从矩阵中选择两个系数作为初始系数对。例如：计算机得到8×8系数矩阵，选择矩阵中(4,5)、(5,4)两个系数作为初始系数对。如图4所示，系数矩阵大小为8×8，选择矩阵中(4,5)、(5,4)所对应的系数作为初始系数对，其中c1取值0.735、c2取值0.529。
S107、基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对。
一般的，对应关系是指水印矩阵上的元素与特征区域的子矩阵的位置关系，因为特征区域尺寸是基于水印矩阵尺寸来确定的。计算机通过相应的变换公式可以将水印信息嵌入系数对中。例如：
在真实业务场景中，证件等类型的图片类别明确，如下公式中的d值，可根据不同类型的图片，有不同的调整达到该类型图片下的最优效果。
嵌入的水印信息为0时：
嵌入的水印信息为1时：
上述公式中q1和q2的取值为51、56，r取值为1，c1、c2为所选择的两个离散余弦系数的初始系数对，∝的值可以根据特定类型的图片进行调整，为动态值。
在一种实施例中计算机以所述计算新的系数对作为初始的系数对进行多次循环处理，计算新的系数对。计算更新一次为嵌入一次水印信息，一般对于背景简单的图像可以嵌入10次左右。
S108、将所述新的系数对更新到所述DCT系数矩阵。
一般的，计算机将计算变换后的新的系数对更新到所述DCT系数矩阵的同一位置，系数矩阵其他位置不变，计算机需要对每个特征区域中的每个子矩阵进行操作，即完成一次水印信息嵌入。如图5所示，初始系数对c1取值0.735、c2取值0.529，经过计算后新的系数对c1取值0.345、c2取值0.876，将新的系数对替换系数矩阵对应位置，其他位置系数不变，已完成一次水印信息嵌入到系数矩阵中。
S109、对更新后的所述DCT系数矩阵进行反DCT，获得反DCT系数矩阵，将所述反DCT系数矩阵替换所述灰度图像对应位置的区域得到水印图像。
一般的，水印图像是指嵌入水印信息后的图像。反DCT是指将原始矩阵进行DCT后的系数矩阵再次进行DCT变换，得到原始矩阵。计算机进行对所述更新后的系数矩阵进行反DCT可以得到嵌入水印信息的原图像素矩阵，将该区域替换原始图片的对应区域，得到水印图像。如图6所示，对更新后的系数矩阵进行反DCT变换，得到和原图像素点灰度变化不大的系数矩阵，将该系数矩阵替换原图对于区域位置，则完成水印嵌入原图，得到水印图像，由于该区域像素点灰度变化不大，保证了水印图像的隐秘性。
由上述内容可知，获取待添加水印的灰度图像，提取特征点，基于水印矩阵尺寸确定添加区域，对区域中子矩阵进行DCT离散余弦变换得到系数矩阵，基于水印矩阵与子矩阵对应关系来更新系数矩阵，对系数矩阵进行反DCT后替换到灰度图像对应位置得到水印图像。本申请实施例能提高嵌入的效率，提高水印处理技术的隐秘性和鲁棒性。
请参见图7，为本申请实施例提供了一种水印提取方法的流程示意图。所述方法可以包括以下步骤：
S701、获取待提取水印的水印图像。
一般的，水印图像是指嵌入水印信息后的图像。计算机读取水印图像之后，首先需要对进行预处理，例如，图像透视变换、ROI区域提取和图像缩放等。若预处理后的水印图像为彩色图像，计算机需要将彩色图像灰度化处理，本申请实施例中计算机采用Y通道算法来进行灰度化。
S702、提取所述水印图像的多个特征点。
一般的，计算机采用SURF算法，动态调整Hessian矩阵行列式阈值来判断水印图像像素点是否为特征点，该阈值与嵌入水印中的提取特征点时的阈值不同，确定多个特征点。
S703、以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域。
一般的，水印提取区域是指计算机将水印信息嵌入到原始图像中的区域。计算机提取特征点之后，以该特征点为中心，基于嵌入水印过程中的水印矩阵尺寸来确定水印提取区域。
S704、对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵。
一般的，计算机为了得到水印矩阵需要对水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵。
S705、取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对。
一般的，计算机在获得的DCT系数矩阵中的预设位置的选取两个系数作为初始系数对。
S706、根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。
一般的，由上述嵌入方法可知，初始系数对的存在大小关系。例如，系数对为x何y，若x大于y该子矩阵所对应的水印矩阵的像素点为1；若x小于y该子矩阵所对应的水印矩阵的像素点为0，对所有特征区域的所有子区域进行判断，得到和特征区域相同个数的初始水印矩阵，对所有初始水印矩阵进行判断，例如，选取不同初始水印矩阵通过按异或计算得到结果值，若结果值小于预设阈值，则将该初始水印矩阵保留，后续进一步处理；若结果值大于预设阈值，则过滤掉该初始水印矩阵。计算机结果判断后，基于剩余所述水印矩阵统计同一像素点位置上的0或者1的个数，超过一半确定为最终水印矩阵上该位置的值，解析出水印矩阵；
由上述内容可知，获取待提取水印的水印图像，提取所述水印图像的多个特征点，以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域，对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵，取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对，根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。本申请实施例能提高提取的效率和准确率，提高水印处理技术的隐秘性和鲁棒性。
下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。
请参见图8，其示出了本申请一个示例性实施例提供的水印嵌入装置的结构示意图，以下简称控制装置8。控制装置8可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的全部或一部分。包括：
获取模块801，用于获取待添加水印的灰度图像；获取水印矩阵；
提取模块802，用于提取所述灰度图像的多个特征点；以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域；
生成模块803，用于对所述水印添加区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对；将所述新的系数对更新到所述DCT系数矩阵；
替换模块804，用于对更新后的所述DCT系数矩阵进行反DCT，获得反DCT系数矩阵，将所述反DCT系数矩阵替换所述灰度图像对应位置的区域得到水印图像。
可选地，所述获取模块801，还包括：
设置单元，用于采用ASCII编码方式，将水印信息转换为所述二进制水印序列；检测所述二进制水印序列的长度L；将所述水印序列以列存储方式设置为a×b的水印矩阵；其中，a、b值选取规则满足条件a·b≈L，使得|a-b|+|a·b-1|的值最小，a和b为大于1的整数。
可选地，所述提取模块802，还包括：
检测单元，用于使用SURF算法计算所述灰度图像像素点的Hessian矩阵行列式；将满足预设条件的多个像素点提取为特征点得到多个特征点。
可选地，所述提取模块802，还包括：
判断单元，用于使用贪心算法对所述水印添加区域进行重叠判断；将满足预设条件的所述水印区域确定为水印添加区域；其中，所述水印添加区域大小为(a·m)×(b·m)，m×m为区域子矩阵尺寸，a·m为区域高，b·m为区域宽，a、b和m为大于1的整数。
可选地，所述生成模块803，还包括：
循环单元，用于以所述计算新的系数对作为初始的系数对进行多次循环处理；计算新的系数对。
本申请实施例和图1的方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果也相同，具体过程可参照图1的方法实施例的描述，此处不再赘述。
所述装置8可以为实现相关功能的现场可编程门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)，专用集成芯片，***芯片(system on chip，SoC)，中央处理器(centralprocessor unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)，数字信号处理电路，微控制器(micro controller unit，MCU)，还可以采用可编程控制器(programmable logicdevice，PLD)或其他集成芯片。
本申请实施例的方案在执行时，获取待添加水印的灰度图像，提取特征点，基于水印矩阵尺寸确定添加区域，对区域中子矩阵进行DCT离散余弦变换得到系数矩阵，基于水印矩阵与子矩阵对应关系来更新系数矩阵，对系数矩阵进行反DCT后替换到灰度图像对应位置得到水印图像。本申请实施例能提高嵌入的效率，提高水印处理技术的隐秘性和鲁棒性。
请参见图9，其示出了本申请一个示例性实施例提供的水印提取装置的结构示意图，以下简称控制装置9。控制装置9可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为终端的全部或一部分。包括：
获取模块901，用于获取待提取水印的水印图像；
提取模块902，用于提取所述水印图像的多个特征点；以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域；
生成模块903，用于对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
解析模块904，用于取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。
可选地，所述获取模块901，还包括：
第一判断单元，用于判断原始图像是否为灰度图像，若不是，将原始图像转换为灰度图像；获取所述灰度图像作为待提取水印的水印图像。
可选地，所述解析模块904，还包括：
第二判断单元，用于对所有所述水印矩阵进行判断，过滤不满足预设条件的所述水印矩阵；基于剩余所述水印矩阵解析出水印矩阵。
本申请实施例和图7的方法实施例基于同一构思，其带来的技术效果也相同，具体过程可参照图7的方法实施例的描述，此处不再赘述。
所述装置9可以为实现相关功能的现场可编程门阵列(field-programmable gatearray，FPGA)，专用集成芯片，***芯片(system on chip，SoC)，中央处理器(centralprocessor unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)，数字信号处理电路，微控制器(micro controller unit，MCU)，还可以采用可编程控制器(programmable logicdevice，PLD)或其他集成芯片。
本申请实施例的方案在执行时，获取待提取水印的水印图像，提取所述水印图像的多个特征点，以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域，对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵，取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对，根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。本申请实施例能提高提取的效率和准确率，提高水印处理技术的隐秘性和鲁棒性。
本申请还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上各个实施例所述的模板的控制方法。
请参见图10，为本申请实施例提供了一种电子设备的结构示意图。如图10所示，所述电子设备10可以包括：至少一个处理器1001，至少一个网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，至少一个通信总线1002。
其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。
其中，用户接口1003可以包括显示屏(Display)、摄像头(Camera)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。
其中，网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。
其中，处理器1001可以包括一个或者多个处理核心。处理器1001利用各种借口和线路连接整个终端1000内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1005内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器1005内的数据，执行终端1000的各种功能和处理数据。可选的，处理器1001可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1001可集成中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作***、用户界面和应用程序等；GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器1001中，单独通过一块芯片进行实现。
其中，存储器1005可以包括随机存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-Only Memory)。可选的，该存储器1005包括非瞬时性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。存储器1005可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器1005可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作***的指令、用于至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现上述各个方法实施例的指令等；存储数据区可存储上面各个方法实施例中涉及到的数据等。存储器1005可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器1001的存储装置。如图10所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作***、网络通信模块、用户接口模块以及水印嵌入和提取应用程序。
在图10所示的电子设备1000中，用户接口1003主要用于为用户提供输入的接口，获取用户输入的数据；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的水印嵌入和提取应用程序，并具体执行以下操作：
获取待添加水印的灰度图像；
提取所述灰度图像的多个特征点；
获取水印矩阵；
以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域；
对所述水印添加区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；
基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对；
将所述新的系数对更新到所述DCT系数矩阵；
对更新后的所述DCT系数矩阵进行反DCT，获得反DCT系数矩阵，将所述反DCT系数矩阵替换所述灰度图像对应位置的区域得到水印图像。
本应用程序还包括：
获取待提取水印的水印图像；
提取所述水印图像的多个特征点；
以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域；
对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；
根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。
在一个实施例中，处理器1001执行获取水印矩阵，包括：
采用ASCII编码方式，将水印信息转换为所述二进制水印序列；
检测所述二进制水印序列的长度L；
将所述水印序列以列存储方式设置为a×b的水印矩阵；
其中，a、b值选取规则满足条件a·b≈L，使得|a-b|+|a·b-1|的值最小，a和b为大于1的整数。
在一个实施例中，处理器1001执行提取所述灰度图像的多个特征点，包括：
使用SURF算法计算所述灰度图像像素点的Hessian矩阵行列式；
将满足预设条件的多个像素点提取为特征点得到多个特征点。
在一个实施例中，处理器1001执行以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域，包括：
使用贪心算法对所述水印添加区域进行重叠判断；
将满足预设条件的所述水印区域确定为水印添加区域；
其中，所述水印添加区域大小为(a·m)×(b·m)，m×m为区域子矩阵尺寸，a·m为区域高，b·m为区域宽，a、b和m为大于1的整数。
在一个实施例中，处理器1001执行基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对，包括：
以所述计算新的系数对作为初始的系数对进行多次循环处理；
计算新的系数对。
在一个实施例中，处理器1001执行根据各对初始系数对的关系，解析出水印矩阵，包括：
对所有所述水印矩阵进行判断，过滤不满足预设条件的所述水印矩阵；
基于剩余所述水印矩阵解析出水印矩阵。
本申请实施例的技术构思和图1或图7的技术构思相同，具体过程可参照图1或图7的方法实施例，此处不再赘述。
在本申请实施例中，获取待添加水印的灰度图像，提取特征点，基于水印矩阵尺寸确定添加区域，对区域中子矩阵进行DCT离散余弦变换得到系数矩阵，基于水印矩阵与子矩阵对应关系来更新系数矩阵，对系数矩阵进行反DCT后替换到灰度图像对应位置得到水印图像。提取方法基于嵌入方法进行提取。本申请实施例能提高嵌入和提取水印的效率和提取水印的准确率，提高了水印处理技术的隐秘性和鲁棒性。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种水印嵌入方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待添加水印的灰度图像；
提取所述灰度图像的多个特征点；
获取水印矩阵；
以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域；
对所述水印添加区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；
基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对；
将所述新的系数对更新到所述DCT系数矩阵；
对更新后的所述DCT系数矩阵进行反DCT，获得反DCT系数矩阵，将所述反DCT系数矩阵替换所述灰度图像对应位置的区域得到水印图像。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述获取水印矩阵，包括：
采用ASCII编码方式，将水印信息转换为所述二进制水印序列；
检测所述二进制水印序列的长度L；
将所述水印序列以列存储方式设置为a×b的水印矩阵；
其中，a、b值选取规则满足条件a·b≈L，使得|a-b|+|a·b-1|的值最小，a和b为大于1的整数。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述提取所述灰度图像的多个特征点，包括：
使用SURF算法计算所述灰度图像像素点的Hessian矩阵行列式；
将满足预设条件的多个像素点提取为特征点得到多个特征点。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域，包括：
使用贪心算法对所述水印添加区域进行重叠判断；
将满足预设条件的所述水印区域确定为水印添加区域；
其中，所述水印添加区域大小为(a·m)×(b·m)，m×m为区域子矩阵尺寸，a·m为区域高，b·m为区域宽，a、b和m为大于1的整数。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对，包括：
以所述计算新的系数对作为初始的系数对进行多次循环处理；
计算新的系数对。
6.一种水印提取方法，其特征在于，所述方法包括：
获取待提取水印的水印图像；
提取所述水印图像的多个特征点；
以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域；
对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；
根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。
7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述根据各对初始系数对的关系，解析出水印矩阵，包括：
对所有所述水印矩阵进行判断，过滤不满足预设条件的所述水印矩阵；
基于剩余所述水印矩阵解析出水印矩阵。
8.一种水印嵌入装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待添加水印的灰度图像；获取水印矩阵；
提取模块，用于提取所述灰度图像的多个特征点；以各个特征点为中心和所述水印矩阵的尺寸，确定所述灰度图像的水印添加区域；
生成模块，用于对所述水印添加区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；基于所述水印矩阵与所述子矩阵的对应关系，计算新的系数对；将所述新的系数对更新到所述DCT系数矩阵；
替换模块，用于对更新后的所述DCT系数矩阵进行反DCT，获得反DCT系数矩阵，将所述反DCT系数矩阵替换所述灰度图像对应位置的区域得到水印图像。
9.一种水印提取装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待提取水印的水印图像；
提取模块，用于提取所述水印图像的多个特征点；以各个特征点为中心，确定所述水印图像的水印提取区域；
生成模块，用于对所述水印提取区域中的子矩阵进行DCT离散余弦变换，获得DCT系数矩阵；
解析模块，用于取所述DCT系数矩阵中的预设位置的两个系数作为初始系数对；根据所述初始系数对的关系，解析出水印矩阵。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器和处理器；其中，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序适用于由所述处理器加载并执行如权利要求1～7任意一项的方法步骤。
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