[發(fā)明專利]基于奇異值分解與離散余弦變換的高魯棒性水印方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110097934.8
• 申請(qǐng)日: 2011-04-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102156956A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂東岳;周龍;徐貴力;魏許
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T1/00
• 分類號(hào): G06T1/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高魯棒性水印方法，屬于圖像處理與版權(quán)保護(hù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在隱式水印技術(shù)中，按嵌入的方法可分為時(shí)空域嵌入和變換域嵌入兩大類。利用奇異值分解的水印技術(shù)在這兩大類中均有涉獵，在這些利用奇異值分解的數(shù)字水印方法中，根據(jù)嵌入方法的不同，又可以將利用奇異值分解的水印嵌入分為利用奇異值矩陣的嵌入與利用奇異矢量矩陣的嵌入。因?yàn)槠娈愔稻哂械姆€(wěn)定性，當(dāng)前絕大多數(shù)方法都是基于奇異值矩陣的嵌入。基于奇異值矩陣的嵌入方法中，又可以分為如下三類：修改宿主圖像從而嵌入水印圖像的奇異值、修改宿主圖像的奇異值從而嵌入水印圖像以及修改宿主圖像變換域系數(shù)的奇異值嵌入水印圖像。

具體存在的問(wèn)題有：

1)修改宿主圖像從而嵌入水印圖像的奇異值，在嵌入時(shí)只是嵌入了代表水印圖像能量的奇異值，將代表紋理與細(xì)節(jié)的左右奇異矢量矩陣作為密鑰用在水印提取的過(guò)程中。這樣得到的水印圖像雖然有很高的魯棒性，但這是由于直接使用了從原始水印圖像得到的左、右奇異矢量矩陣的緣故。如果按照這樣的方法，在檢測(cè)一幅未嵌入水印或是嵌入了其他水印的圖像時(shí)，會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

2)修改宿主圖像的奇異值從而嵌入水印圖像，在嵌入時(shí)將水印圖像嵌入了代表宿主圖像能量的奇異值矩陣中，利用宿主圖像奇異值的穩(wěn)定性來(lái)保證水印圖像的魯棒性。這種方法在正常使用圖像的時(shí)候是不存在問(wèn)題的，但是在一些極端情況下，比如宿主圖像的能量信息被修改之后(這在非法使用圖像中是很常見(jiàn)的)，宿主圖像的奇異值會(huì)發(fā)生很大變化，從而導(dǎo)致水印圖像無(wú)法提取。

以上這些缺陷的產(chǎn)生都?xì)w結(jié)為一點(diǎn)，即利用奇異值來(lái)實(shí)現(xiàn)水印的嵌入，忽視了代表了圖像紋理與細(xì)節(jié)的左右奇異矢量矩陣。在利用奇異矢量矩陣嵌入水印的方法中同樣也存在缺陷，在修改奇異矢量矩陣時(shí)，只實(shí)現(xiàn)了嵌入水印的目的，但是卻破壞了矩陣的列向量的標(biāo)準(zhǔn)正交性，使得修改過(guò)后的奇異矢量矩陣不再為正交矩陣。將此矩陣應(yīng)用于奇異值分解的反變換得到嵌入水印后的宿主圖像后，在提取水印的步驟中，還需要對(duì)宿主圖像進(jìn)行奇異值分解，這時(shí)得到的奇異矢量矩陣仍必須遵守奇異值分解的原則，即仍為一個(gè)正交矩陣，而在嵌入水印的步驟中對(duì)其進(jìn)行的修改可能就會(huì)消失，影響了水印提取時(shí)的魯棒性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高魯棒性水印方法，將二值水印圖像嵌入灰度宿主圖像中，從而實(shí)現(xiàn)版權(quán)保護(hù)的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種基于奇異值分解與離散余弦變換的高魯棒性水印方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)根據(jù)Arnold置亂的原理，將m×n大小的二值水印圖像置亂；

(2)將宿主圖像中所有8×8的子塊按均方差由大到小排列，選擇排列前m×n個(gè)子塊用于在變換域中嵌入水印；

(3)對(duì)選擇出來(lái)的子塊進(jìn)行離散余弦變換，獲得前兩個(gè)交流系數(shù)，組成2×1矩陣，利用奇異值分解嵌入水印；

(4)對(duì)宿主圖像中未在變換域中嵌入水印的子塊，隨機(jī)選擇m×n×k個(gè)2×1子塊用于在時(shí)空域中利用奇異值分解嵌入水印。

前述的基于奇異值分解與離散余弦變換的高魯棒性水印方法，其特征在于：在所述步驟(3)、(4)中，將水印嵌入2×1矩陣的計(jì)算包括以下步驟：

(1)計(jì)算矩陣的奇異值分解，得到奇異矢量矩陣；

(2)計(jì)算奇異矢量矩陣中各元素對(duì)所代表的角度值；

(3)修改對(duì)應(yīng)的角度值使得元素對(duì)中兩元素的絕對(duì)值之差的絕對(duì)值高于或低于某個(gè)閾值，實(shí)現(xiàn)嵌入目的。

前述的基于奇異值分解與離散余弦變換的高魯棒性水印方法，其特征在于：圖像子塊的奇異矢量矩陣中的元素被認(rèn)為是某一角度的三角函數(shù)值，具體的表示如下：