[發明專利]一種基于奇異值分解的灰度圖像水印嵌入和提取方法

無效

• 申請號: 201310064649.5
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103106636A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王巍;劉爽;云健;王存睿;王成喜;劉勇奎
• 申請（專利權）人: 大連民族學院
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨;李洪福

1.一種基于奇異值分解的灰度圖像水印嵌入方法，包括如下步驟：

選擇一幅灰度圖像做為原始水印圖像記為W_Gray，將該圖像進行奇異值分解，得到三個矩陣分量：[U_GrayS_GrayV_Gray]＝svd(W_Gray)；

對奇異值矩陣S_Gray中的對角矩陣的奇異值轉換為二進制編碼存儲，得到水印信號；

在空域中對宿主圖像進行分塊，選擇掩蔽效應高的若干圖像分塊作為水印的嵌入分塊；

對選定的多個分塊進行奇異值分解，應用量化方法將所述水印信號嵌入所述圖像分塊中；

對每一嵌入水印信號的圖像分塊進行奇異值分解的逆變換，得到嵌入水印后的圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于奇異值分解的灰度圖像水印嵌入方法，其特征還在于對奇異值矩陣S_Gray中的對角矩陣的奇異值進行編碼存儲，過程具體如下：

按奇異值大小降序將各奇異值降序排列；

將各個奇異值四舍五入取整，依次提取每個奇異值的最高位、次高位，直至個位數，將各位的十進制數字轉換為相應的的二進制數字存儲。

3.根據權利要求2所述的一種基于奇異值分解的灰度圖像水印嵌入方法，其特征還在于：

若奇異值矩陣中最大奇異值的二進制編碼超過16位，將其超出16位的編碼與最小奇異值的二進制編碼結合，占用最小奇異值的高位編碼，用“1111”進行隔離。

4.根據權利要求1所述的一種基于奇異值分解的灰度圖像水印嵌入方法，其特征還在于，對宿主圖像進行分塊和選擇掩蔽效應高的分塊的具體方法如下：

將宿主圖像在空域中劃分為8x8像素的圖像分塊；

計算所有圖像分塊的方差Variance；

對每一圖像分塊B進行奇異值分解變換，利用公式：

[U?S?V]＝svd(B),E＝S(1,1)/S(2,2)

計算對應分量矩陣S中最大兩個奇異值的比值E；式中B代表圖像分塊矩陣，svd代表奇異值分解操作，S(1,1)和S(2,2)代表的是對角矩陣S中兩個最大的奇異值；

將全部圖像分塊計算得到的E最大值記為E_max，將每個圖像分塊E進行歸一化記為A2＝E/E_max；

計算每個圖像分塊的方差，最大方差標記為V_max，將每個圖像分塊方差值進行歸一化記為A1＝Variance/V_max；

定義表示每一個圖像分塊的活動因子A＝α1×A1+α2×A2，

其中α1和α2是A1和A2的權值，α1+α2＝1；

選擇活動因子A數值大的若干個圖像分塊作為水印插入位置。

5.根據權利要求3和4所述的一種基于奇異值分解的灰度圖像水印嵌入方法，其特征還在于對選定的多個分塊進行奇異值分解，應用量化方法將所述水印信號嵌入所述圖像分塊具體方法為：

按活動因子A值的高低順序排列每一個所述的圖像分塊，按由大到小的順序為每一個圖像分塊設定分塊號；

選擇活動因子A最大的若干個8x8的圖像分塊，記錄對應的分塊號作為密鑰，對選定的每一個圖像分塊進行奇異值分解變換：

選擇每一個圖像分塊分解后的S矩陣分量中的最大奇異值S（1，1），根據公式：

L＝fix(S(1,1)/Q)

if??w＝1??S(1,1)＝L×Q

else??w＝0??S(1,1)＝L×Q+Q/2

其中L代表S(1,1)/Q結果的整數分布，w代表水印信息，Q代表量化階距。

6.根據權利要求5所述的一種基于奇異值分解的灰度圖像水印嵌入方法，其特征還在于：所述對原始灰度水印圖像做奇異值分解得到U_Gray和V_Gray，作為密鑰。