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专利号: 2021103531765
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于图像风格迁移化的零水印版权保护方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、确定内容图片WC和风格图片WS,通过设计风格迁移化网络,并以与水印注册的时间戳有关的迭代次数N进行训练,将WC风格化为带有风格图片WS的风格的秘密图像P1,完成零水印的构造过程;

所述步骤1具体按照以下步骤实施:

步骤1.1、对载体图像和水印图像进行预处理;

步骤1.2、设计用来风格迁移化的CNN模型;

所述步骤1.2具体按照以下步骤实施:

步骤1.2.1、获取VGG19预训练模型,步骤1.2.2、删除VGG19预训练模型的两个全连接层和softmax层;

步骤1.2.3、将提取出来的VGG参数全部作为常量使用;

步骤1.2.4、输入层设置为Variable;

步骤1.3、计算内容损失和风格损失;

所述步骤1.3具体按照以下步骤实施:

步骤1.3.1、将内容图片WC输入风格迁移化网络,计算内容图片WC在风格迁移化网络指定层上的输出值;

步骤1.3.2、利用风格迁移化网络卷积层计算内容图像WC并得到各种卷积层特征,然后根据卷积层的特征,通过梯度下降法对应还原出各种特征的原始图像;

所述步骤1.3.2的梯度下降法建立内容损失函数,具体按照以下步骤实施:步骤1.3.2.1、先计算内容图像 的卷积特征 同时随机初始化步骤1.3.2.2、以内容损失为优化目标,通过梯度下降法逐步更新 在不断重复循环迭代过程中,内容损失逐步减小;

步骤1.3.2.3、当内容损失趋于收敛时,每一层的内容损失加权和,再对层数取平均,得到最终的内容损失,是最终期望的根据各种特征还原得到图像;

所述步骤1.3.2.2中内容损失函数为:

式(1)中, 为原始内容图像; 为期望生成的图像,期望生成的图像 是根据各种特征还原出的图像;

所述步骤1.3.4的风格损失函数定义为:

式(2)中, 为原始风格图像, 为期望还原出的风格图像, 为风格图像某一卷积层的Gram矩阵, 为卷积特征对应的Gram矩阵的第i行第j个元素定义;

是归一化项,将单层风格损失进行加权累加作为风格的总损失,即:步骤1.3.3、将风格图片WS输入网络,计算风格图片WS在网络指定层上的输出值;

步骤1.3.4、通过风格图像WS和生成图像的Gram矩阵来计算出相应的风格损失函数,比较出风格图片WS和生成秘密图像P1风格之间的差异,当两个图像的特征向量的Gram矩阵中各个位置对应数值的差值不断变小直到不变时,则判定两个图像风格具有高度相近性;

步骤1.4、以与水印注册时间有关的迭代次数N进行训练,将WC风格化为带有WS风格的图像P1;

步骤1.4具体按照以下步骤实施:

步骤1.4.1、往网络模型中同时传入三张图片,三张所述图片为内容图像WC、风格图像WS,添加白噪声的白噪声图像z;

步骤1.4.2、建立起白噪声图像z和内容图像WC之间的内容损失函数,然后不断地根据内容损失和风格损失对内容损失函数进行调整;

步骤1.4.3、将内容损失函数和风格损失函数结合得到总体损失函数,通过迭代训练,使之迭代最小化,迭代次数为N;

步骤1.4.4、总体损失函数训练直到一定迭代次数N后,得到既像风格图像又像内容图像的风格化后秘密图像P1;

所述步骤1.4.3中的总体损失函数定义式如下:式(4)中, 为原始的内容图像,为原始的风格图像,为原始的风格图像期待生成的图像,α,β是平衡两个损失的超参数;

所述步骤1.4.3中迭代次数N的定义式如下:N=f(T)=Y+M+D    (5)

式(5)中,时间戳信息为T,则T中应包含年、月、日信息,分别对应:年份:Y,月份:M,日期:D;

步骤2、将通过步骤1得到的秘密图像P1作为零水印秘密图像,将隐含时间戳信息的迭代次数N加盖在秘密图像P1上面,同时在第三方注册机构进行注册;

步骤3、对内容图片WC进行几何处理后再进行设计风格迁移化后生成数据集M1,将范例图片XC先进行非几何处理,再和WS设计风格迁移化生成图像P2组成图像数据集M2,所述范例图片XC是与WC完全不同的图片;

步骤3具体按照以下步骤实施:

步骤3.1、在保证图像语义信息肉眼可辨别的情况下,对内容图片WC进行几何处理,生成模拟常规几何攻击的数据集M1;

步骤3.2、在保证图像语义信息肉眼可辨别的情况下,对内容图片WC进行非几何处理生成模拟常规非几何攻击的数据集M2,选择与内容图像WC在纹理,色彩,结构方面完全不同的实例图像XS存入数据集M2;

步骤3.3、收集相比内容图像的语义信息完全不同的图像XC,得到数据集M3;

步骤3.4、将图像XC与内容图片WS进行风格迁移化,得到数据集M4,对数据集M4里面的已有图像进行几何处理,将得到的图片存储如数据集M4;

步骤3.5、将数据集M1和M2划分为类别A,将M4数据集划分为类别B;

步骤4、通过二分类CNN模型区分待测图像X和被保护的内容图像WC,完成零水印的检测过程;

所述步骤4具体按照以下步骤实施:

步骤4.1、设计二分类CNN网络模型,设置损失函数不断迭代,将损失降到最低直至不变,则识别的准确率达到了最大值;

所述步骤4.2、训练二分类CNN网络模型;

所述步骤4.2具体按照以下步骤实施:

步骤4.2.1、准备图像试验用数据集,预处理;

步骤4.2.2、完成试验用数据集中图片的样本和标签的分类制作;

步骤4.2.3、设计每批次读取数据的数量大小,设置迭代次数N;

步骤4.2.4、载入二分类CNN网络模型,对结构的输出结果进行softmax;

所述步骤4.2.1的试验用数据集设置包括有,训练集:类别A和类别B里面70%的图像;

验证集:类别A和类别B里面30%的图像;测试集:由图像X组成的图像数据集;

步骤4.3、设计零水印检测的方法;

步骤4.3具体按照以下步骤实施:

步骤4.3.1、收集待测图像X,统一图像大小为600*600,将待测图像X与风格图像WS结合进行风格迁移化得到图像PX;

步骤4.3.2、把步骤4.3.1得到的图像PX和注册机构存放的图形P1水印信息进行比较,计算相似程度;

步骤4.3.3、运用二分类CNN网络模型判断PX属于类别A或者类别B;

步骤4.4、判断版权归属;

所述步骤4.4按照以下步骤实施:

若待测图像X中有95%以上的图片分类后属于类别A,即认为图像PX与秘密图像P1的相似程度高,进行步骤4.4.2;反之,不进行步骤4.4.2;

步骤4.4.2、追溯秘密图像P1与待测图像PX的生成过程,确定待测图像X与内容图像WC的相似程度;

步骤4.4.3、查看时间戳信息,对照作者信息,判断是否侵权。

2.根据权利要求1所述的一种基于图像风格迁移化的零水印版权保护方法,其特征在于,所述步骤1.1具体按照以下步骤实施:步骤1.1.1、确定载体图像为内容图片,确定水印图片为风格图片WS;

步骤1.1.2、在输入网络之前,需要对内容图像进行预处理,首先通过下采样将内容图片WC和风格图片WS大小统一为600*600,之后将每一个像素的大小减去整幅图像素的平均数;

步骤1.1.3、制定一张水印图片,所述水印图片是普通彩色图像。