[發明專利]宿主圖像的水印嵌入方法及含水印圖像的水印提取方法

有效

• 申請號: 201410200438.4
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN103971322B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 何國棟;謝小娟;楊凌云;馮友宏
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06T9/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 孫向民,董彬

技術領域

本發明涉及水印嵌入與取出，具體地，涉及一種宿主圖像的水印嵌入方法及含水印圖像的水印提取方法。

背景技術

信息技術和數字技術的飛速發展，方便了數字作品在互聯網上傳播，但這也給這些作品的安全性帶來考驗，很容易被盜版者利用，獲取非法利益。因而，需要對數字作品版權進行保護，對侵權者進行追究和懲罰，數字水印就是在該背景下發展起來的一種版權保護技術。

數字水印是信息安全和隱藏技術領域的一個新的研究方向，致力于數字產品版權的保護和維護。該技術將具有特定意義的標記(水印)，利用某種嵌入算法將其嵌入宿主數字(保護)產品中，用以證明創作者對其作品的所有權，并保護其合法權益不被侵犯。該標記可作為鑒定、起訴非法侵權行為的證據，同時通過對水印的檢測和分析來保證數字信息的完整性和可靠性，從而成為知識產權保護和數字多媒體防偽的有效手段。數字水印一般具有可證明性、不可感知性和魯棒性，且完整的數字圖像水印技術包括水印的嵌入和提取兩部分。

非下采樣輪廓波變換(NSCT)是一種新型的圖像變換域方法，具有多分辨和多方向性，取消NSCT兩級實現中的上、下采樣部分，具有平移不變性，能更好地對圖像進行多分辨率分析。壓縮感知是近幾年發展的一種信號采樣技術，可以大大降低信號的采樣率，獲得較少的系數，并通過重構算法精確重構原信號。

發明內容

本發明的目的克服了現有技術中宿主圖像的水印嵌入的不可感知性和魯棒性不足的問題，提供一種可以有效地提高數字圖像水印的不可感知性和魯棒性的宿主圖像的水印嵌入方法及含水印圖像的水印提取方法。

為了實現上述目的，本發明提供一種宿主圖像的水印嵌入方法，該方法包括：S101，判斷宿主圖像的像素不為任意一個正整數的冪次時，將所述像素通過像素處理調整為任意一個正整數的冪次；S102，判斷所述宿主圖像的像素為任意一個正整數的冪次時，將宿主圖像進行非下采樣輪廓波變換(NSCT)變換，以獲得圖像多分辨率系數；將水印圖像通過壓縮感知算法進行壓縮，以獲得水印圖像的稀疏系數；S103，將稀疏系數通過嵌入算法嵌入到圖像多分辨率系數中，得到含有水印信息的系數；以及S104，將含有水印信息的系數進行NSCT反變換，得到含有水印的圖像。

優選地，在步驟S102中，將宿主圖像進行三級NSCT變換，對灰度值變化速度進行判斷，當所述灰度值的變化速度處于第一速度閾值區間時，得到第一級高頻、第二級高頻以及第三級高頻，然后分別將第一級高頻、第二級高頻以及第三級高頻均分為8個方向，得到多個圖像多分辨率高頻系數；以及當所述灰度值變化速度處于第二速度閾值區間時，得到第一級低頻、第二級低頻以及第三級低頻，得到多個圖像多分辨率低頻系數；以及其中，所述第一速度閾值區間的灰度值變化速度大于所述第二速度閾值區間的灰度值變化速度。

進一步優選地，在步驟S103中，將多個圖像多分辨率高頻系數進行分塊以得到多個高頻小塊和將第一級低頻、第二級低頻以及第三級低頻進行分塊以得到多個低頻小塊；以及

將所有稀疏系數通過嵌入算法分別嵌入到多個高頻小塊和多個低頻小塊中。

優選地，在步驟S102中，將測量矩陣行設置為任意一個正整數的冪次且將水印圖像通過壓縮感知技術進行壓縮測量，所述宿主圖像的像素為測量系數的整數倍。

進一步優選地，在步驟S102中，將水印圖像通過隨機觀測矩陣進行測量，獲得水印圖像的稀疏系數。

進一步優選地，在步驟S102中，將水印圖像通過偽隨機序列構造觀測矩陣進行測量，獲得水印圖像的稀疏系數。

優選地，在步驟S103中，對低頻系數使用低頻系數嵌入算法；以及對高頻系數使用高頻系數算法。

進一步優選地，低頻系數嵌入算法為：

其中，α為低頻嵌入密鑰，W_i稀疏系數，表示宿主圖像分解的低頻系數，M_Li為低頻含有水印信息的系數。

進一步優選地，高頻系數嵌入算法為：

其中，β為高頻嵌入密鑰，W_i稀疏系數，表示宿主圖像分解第k層第m方向的高頻系數，為高頻含有水印信息的系數。

本發明還提供一種含水印圖像的水印提取方法，用于對上述的水印嵌入方法得到的含水印圖像進行水印提取，所述含水印圖像的水印提取的方法包括：