一种具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术的制作方法

本发明涉及数字水印，具体涉及一种应用于屏幕显示场景、具备抗屏摄攻击能力、动态自适应调整的屏幕水印技术，可广泛应用于企业敏感数据防泄露、版权保护、终端溯源等场景，属于数字安全与防伪。

背景技术：

1、现有屏幕动态水印技术多采用将屏幕分割为固定m*n网格，通过对网格内像素点的颜色通道进行固定数值加减（如r+3、g-2、b+1）来表示水印信息0或1，其核心缺陷在于变换计算过于简单，属于本领域技术人员容易想到的常规手段，已被现有专利覆盖，无法满足专利申请的新颖性和创造性要求。

2、同时，此类现有技术存在以下不足：一是未考虑实际应用中的屏摄泄露场景，水印经手机、相机拍摄后易产生摩尔纹、模糊、透视失真，导致水印无法准确提取；二是水印操作方式固定，易被破解者通过反向计算抵消像素变换，失去水印防伪、溯源的核心作用；三是水印信息与屏幕内容、显示环境脱节，无法自适应调整嵌入策略，导致水印要么视觉干扰明显，影响屏幕显示效果，要么像素变换微弱、提取困难，难以兼顾不可见性和鲁棒性。

3、因此，亟需一种具有突出实质性特点和显著进步的动态屏幕水印技术，规避现有技术缺陷，满足专利申请的新颖性、创造性和实用性要求，解决现有技术存在的易破解、抗屏摄能力弱、自适应差等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，解决现有屏幕水印变换简单、易破解、抗屏摄能力弱、无法满足专利申请要求的技术问题，实现水印的动态自适应调整、抗屏摄失真、难破解、可溯源，同时兼顾水印的不可见性和鲁棒性，满足专利申请的各项要求。本发明的核心创新在于摒弃固定像素通道加减的简单变换，采用 “可逆神经网络编解码 + 逆梯度注意力定位 + 动态密钥联动 + 多模态水印融合” 的一体化架构，将水印嵌入与屏幕内容特征、显示环境参数、终端设备信息深度绑定，实现水印的动态自适应调整，区别于现有简单像素变换方案，具备专利申请所需的新颖性和创造性。

2、本技术整体通过四大核心模块协同完成水印全流程闭环操作，具体实施步骤如下：

3、步骤 s1，水印生成模块生成多模态水印信息，融合终端设备指纹、实时时间戳、加密二维码三类信息，通过可逆哈希算法将上述多模态信息转换为长度可变的二进制水印序列，该序列区别于现有单一 0/1 序列，可确保水印信息的唯一性和加密性，为后续溯源和防伪提供基础；

4、步骤 s2，动态调整模块生成动态密钥，该动态密钥由终端 mac 地址、当前时间戳、屏幕分辨率三者通过哈希算法生成，且按 100ms 的预设周期实时更新，每次更新后像素变换规则同步调整；

5、步骤 s3，自适应嵌入模块通过图像分割算法，根据屏幕显示内容复杂度实时划分动态网格，具体为屏幕内容复杂（如高清图像、多窗口叠加）时划分 16×16 细网格，屏幕内容简单（如纯色背景、单一文本）时划分 8×8 粗网格，同时通过逆梯度注意力机制定位水印嵌入的最优像素区域，该区域为屏幕显示内容中鲁棒性强、视觉敏感度低的区域，包括图像边缘、文字间隙、色彩过渡区；

6、步骤 s4，自适应嵌入模块基于可逆神经网络编解码架构，根据二进制水印序列（0或 1）和动态密钥确定对应网格的像素变换公式，将水印嵌入到最优像素区域，其中像素变换公式具体为：先将动态密钥转换为 3 组随机系数 a、b、c，对应 rgb 三个颜色通道，结合当前网格区域的像素平均色彩值 r_avg、g_avg、b_avg，当水印信息为 1 时，变换公式为r' = r_avg + a×(r - r_avg)，g' = g_avg + b×(g - g_avg)，b' = b_avg + c×(b -b_avg)，当水印信息为 0 时，变换公式为 r' = r_avg - a×(r - r_avg)，g' = g_avg -b×(g - g_avg)，b' = b_avg - c×(b - b_avg)，a、b、c 的取值范围为 0.01~0.05，可根据环境光照强度动态调整；

7、步骤 s5，动态调整模块实时采集屏幕显示参数（亮度、对比度、色彩饱和度）、环境光照强度及终端操作行为（包括截图操作、屏摄动作检测），动态调整网格划分方式、像素变换强度，当检测到屏摄动作时，触发水印强化机制，具体为增大网格像素变换强度、加密水印序列、增加水印重复嵌入次数，同时在水印中嵌入屏摄时间、位置信息，便于后续溯源，当检测到正常操作（无屏摄、无截图）时，维持常规水印嵌入强度；

8、步骤 s6，抗失真提取模块采集含水印的屏幕图像（含屏摄图像），先输入终端设备指纹和采集时间戳生成对应动态密钥，完成密钥验证，再通过模拟屏摄失真的训练模型，对采集到的图像进行摩尔纹、模糊、透视失真校正，该校正过程采用可学习感知图像块相似度（lpips）损失函数优化提取算法，随后通过可逆神经网络反向解码提取网格中的二进制水印序列，最后将提取的二进制序列解析为终端设备指纹、实时时间戳、加密二维码等多模态溯源信息，其中加密二维码包含敏感数据标识、责任人信息，若密钥不匹配则无法提取有效水印。

9、本技术中逆梯度注意力模块的作用为对屏幕图像进行特征提取，捕捉载体图像中鲁棒性强且视觉质量高的像素区域，将水印信息优先嵌入到这些不易被察觉和破坏的区域，解决现有技术中水印嵌入位置不合理、易产生视觉干扰或易被破坏的问题；可逆神经网络（inn）实现水印嵌入与提取的一体化编解码，利用其前向传播和反向传播的双射性质，将水印嵌入（前向传播）和水印提取（反向传播）整合到同一网络模型中，减少信息传递损失，确保水印嵌入后不会导致屏幕内容失真，同时提升水印提取的准确性，与现有技术中编码器与解码器相互独立的设计相比，能有效避免水印信息丢失，提升抗屏摄失真能力；多模态水印融合设计中，每个二进制水印序列对应唯一的终端和时间信息，便于泄密溯源，动态密钥与水印序列深度联动，不仅控制像素变换规则，还作为水印提取的验证密钥，进一步提升水印的安全性和抗破解能力，区别于现有无验证机制的简单水印方案；环境与操作自适应调整机制中，当环境光照较强（如户外），适当增大像素变换系数（a、b、c），确保水印在强光下仍可提取，当环境光照较弱（如室内昏暗环境），减小变换系数，避免水印产生明显视觉干扰，兼顾水印的不可见性和鲁棒性。

1.一种具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，其特征在于，包括水印生成模块、自适应嵌入模块、动态调整模块及抗失真提取模块，四大模块协同工作实现水印从生成、嵌入、动态更新到提取的全流程闭环，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，其特征在于，所述步骤s3中的动态网格划分方式为：屏幕内容复杂时划分细网格，屏幕内容简单时划分粗网格；所述最优像素区域为屏幕显示内容中鲁棒性强、视觉敏感度低的区域，包括图像边缘、文字间隙、色彩过渡区。

3.根据权利要求1所述的具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，其特征在于，所述步骤s4中的像素变换公式具体为：

4.根据权利要求1所述的具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，其特征在于，所述步骤s2中的动态密钥更新周期为100ms，每次更新后，像素变换规则同步调整；所述步骤s5中的终端操作行为包括截图操作、屏摄动作检测，当检测到屏摄动作时，触发水印强化机制。

5.根据权利要求1所述的具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，其特征在于，所述步骤s6中的失真校正，是通过模拟屏摄失真的训练模型，对采集到的图像进行摩尔纹、模糊、透视失真校正，采用可学习感知图像块相似度（lpips）损失函数优化提取算法。

6.根据权利要求1所述的具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，其特征在于，所述多模态水印信息中的加密二维码包含敏感数据标识、责任人信息；所述密钥验证需输入终端设备指纹和实时时间戳，生成对应动态密钥，密钥不匹配则无法提取有效水印。

7.根据权利要求1所述的具有抗屏摄能力的动态屏幕水印技术，其特征在于，所述动态密钥与像素变换规则唯一绑定的具体实现方式为：动态密钥经哈希变换生成三组随机系数种子，该种子在预设周期内保持稳定，用于同步控制步骤s4中的像素变换公式系数a、b、c的取值，以及步骤s3中动态网格的划分粒度，使得水印嵌入规则随动态密钥周期性变化，同一密钥周期内嵌入规则一致，不同密钥周期嵌入规则互异。