[發(fā)明專利]水印圖像的嵌入方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210281560.X
• 申請日: 2011-05-26
• 公開（公告）號: CN102880997A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王海峰;章怡
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇技術(shù)師范學(xué)院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32214
• 代理人: 湯志和

本申請是分案申請，原申請的申請?zhí)枺?01110139206.9，申請日：2011-5-26，發(fā)明創(chuàng)造名稱：水印圖像的嵌入和提取方法。?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種水印圖像的嵌入方法。?

背景技術(shù)

隨著數(shù)字多媒體技術(shù)以及因特網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，多媒體產(chǎn)品的安全問題成為目前一個相當(dāng)重要而又富有挑戰(zhàn)性的研究課題。數(shù)字水印技術(shù)是實現(xiàn)數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)保護的一種潛在的有效方法，目前已成為信息安全領(lǐng)域的一個研究熱點，也是信息隱藏研究領(lǐng)域的一種重要分支，數(shù)字水印正是在這樣的背景下應(yīng)運而生，并成為目前學(xué)術(shù)界研究的一個前沿?zé)衢T方向。?

鑒于目前大多數(shù)商標(biāo)或版權(quán)標(biāo)志都是以灰度圖像或彩色圖像表示的，因此如何嵌入灰度水印圖像的研究具有很重要的實用價值，也更有意義，更加符合實際需求。由于信息隱藏容量的限制，采用灰度圖像作為圖像水印進行嵌入不但嵌入難度高，而且難于實現(xiàn)盲提取，在提高嵌入水印的魯棒性的同時，也降低了其不可感知性，所以這方面的研究還不是很多。?

透明性與穩(wěn)健性是數(shù)字水印技術(shù)兩個基本特性。一般嵌入含水印的圖像若透明性比較好（即PSNR比較大）則穩(wěn)健性比較差（檢測的相關(guān)系數(shù)NC比較小），它們是相互矛盾的，透明性與魯棒性都與水印的嵌入位置和嵌入強度息息相關(guān)。本發(fā)明就是為解決這一技術(shù)難題，結(jié)合圖像能量分析在合適的位置嵌入盡可能強的水印信息，即在同一嵌入強度下提高峰值信噪比的同時又要提高檢測相關(guān)系數(shù)NC。?

根據(jù)數(shù)字水印的作用可以將數(shù)字水印分為魯棒水印、脆弱水印和半脆弱水印。?

（1）魯棒水印的主要目的在于保護數(shù)字作品的版權(quán)，它要求嵌入后的水印能夠經(jīng)受各種常用的信號處理操作，包括無意的或惡意的處理，如有損壓縮、濾波、平滑、裁減、幾何變形等等。魯棒水印在經(jīng)過各種處理后，只要宿主圖像沒有被破壞到不可使用的程度。都應(yīng)能夠檢測出來。因此該類水印的穩(wěn)健性要求較高。?

（2）脆弱水印主要用于保護數(shù)字作品的完整性，鑒別數(shù)字作品的真?zhèn)巍?

（3）半脆弱水印要求能夠抵抗一定程度的有益的信號處理操作，如JPEG壓縮等，該水印比脆弱水印稍魯棒些。?

??

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明第一要解決的技術(shù)問題是提供一種灰度水印圖像的嵌入方法。?

本發(fā)明其次要解決的技術(shù)問題是解決水印算法中透明性與魯棒性相矛盾問題。?

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供水印圖像的嵌入方法，包括如下步驟：?

（1）水印圖像的預(yù)處理：將水印圖像進行混沌序列置亂，并將該水印圖像變形成1行n列的圖像序列，即n個圖像信息；

（2）嵌入位置的選擇：將原始載體圖像由矩陣為?分割成相應(yīng)個數(shù)的互不覆蓋的8×8圖像塊（即長寬都為8個像素的矩形圖像塊），對各8×8圖像塊進行DCT（離散余弦變換）變換，根據(jù)8×8模板（即長寬都為8個像素的矩形圖像模板）取出各8×8圖像塊中對應(yīng)的低頻與高頻數(shù)據(jù)，并將所述低頻與高頻數(shù)據(jù)分別組成3×3的矩陣A和6×6的矩陣?B，對矩陣A、B進行奇異值分解并求其矩陣范數(shù)，求解各8×8圖像塊的能量比g,能量比，其中：為所述矩陣B的首個奇異值，為所述矩陣A的首個奇異值；找出與能量比為前n個最大值相對應(yīng)的8×8圖像塊；

（3）水印嵌入的數(shù)據(jù)選擇：水印信息即所述n個圖像信息，依次一一對應(yīng)地選擇在按所述能量比g從大到小排列的n個8×8圖像塊的所述矩陣A的奇異值分解的首個值中自適應(yīng)地嵌入，嵌入強度隨圖像塊的能量比自動調(diào)節(jié)；

（4）對嵌入水印信息的各8×8圖像塊進行DCT逆變換，得到含水印信息的圖像。

在進行上述步驟（3）的水印嵌入的數(shù)據(jù)選擇時：逐一對n個8×8圖像的矩陣A進行奇異值分解的方法為：?，式中，，，U和V都是正交矩陣，S為對角陣；取出S對角矩陣首個奇異值并嵌入水印?，嵌入公式??，?；嵌入強度K隨塊能量比g自動調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)所述自適應(yīng)地嵌入，其公式為?，，式中為基本因子，?其取值條件需保證嵌入含水印信息的圖像峰值信噪比（PSNR）大于36db；?m為原始圖像分割成所述8×8圖像塊的總塊數(shù)；將新奇異值代入，求出含水印信息的低頻數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)送回相應(yīng)的8×8圖像塊中的對應(yīng)位置。?

??

本發(fā)明還提供了一種水印圖像的嵌入和提取方法，其中，所述水印圖像的嵌入方法包括如下步驟：

（1）水印圖像的預(yù)處理：將水印圖像進行混沌序列置亂，并將該水印圖像變形成1行n列的圖像序列，即n個圖像信息；