[發明專利]基于奇異值分解和主成分分析的圖像水印嵌入與提取方法

有效

• 申請號: 201510057217.0
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104599225B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發明（設計）人: 孫林;閆娟;申長安;劉國奇;王振華;徐久成;袁培燕;張恩;宋黎明;董婉
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于奇異值分解和主成分分析的圖像水印嵌入方法，其包括如下步驟：

S1a、對原始水印圖像W進行置亂處理，獲得置亂后的水印圖像W′；

S2a、對原始載體圖像I進行分塊，分成8×8的圖像塊C，進而獲得原始載體圖像塊；

S3a、對原始載體圖像塊C進行奇異值分解，得到每塊圖像塊的奇異值δ；具體步驟為，

圖像塊表示為C∈R^n×n，其中R表示的是實數域，n×n表示的是n×n維矩陣，則矩陣C的奇異值分解定義如下：

C=USVT=Σi=1nδiUiViT]]>

即

S=δ1δ2......δn]]>

其中，U和V都是n×n的正交矩陣，而S是一個含有非負元素的對角矩陣，δ₁，δ₂，..，δ_n是矩陣C的奇異值序列，n是矩陣C的秩；

S4a、以圖像塊的奇異值δ作為主成分分析的特征值，對其進行主成分分析，提取貢獻率達到99.99％以上的主成分分量Y；

對C進行主成分分析的過程如下：

使用S的對角元素作為主成分分析過程中的特征值λ＝[δ₁，δ₂，...，δ_n]，然后對λ中的元素進行排序得到λ′，其中λ′＝[δ′₁，δ′₂，...，δ′_n]，δ′₁≥δ′₂≥...≥δ′_n，計算主成分的貢獻率CR：

CR=δi′Σi=1nδi′]]>

其中δ′_i為特征值，i＝1，2，...，n；

前m個主成分的累計貢獻率ACR：

ACR=Σi=1mδi′Σi=1nδi′]]>

按ACR≥99.99％來確定m的值，使δ′_i信息的利用率達到99.99％以上；

計算主成分載荷：

lij=δi′Vij]]>

其中i＝1，2，...，n，j＝1，2，...，n，l_ij為主成分載荷，其為8×8的矩陣，δ′_i為特征值，V_ij為對圖像塊C進行奇異值分解得到的正交矩陣V；然后把水印信息加載到主成分載荷l_ij中；

S5a、得到嵌入水印圖像信息后的主成分分量Y′后，再對Y′進行主成分分析逆變換和奇異值分解逆變換，得到嵌入水印的載體圖像I′；

S51a、對置亂后的水印圖像W′進行歸一化處理，把水印圖像量化到一個預設的值；

S52a、將量化后的水印圖像嵌入到主成分分量Y的每行的第一個位置中；

S53a、對嵌入水印圖像信息后的主成分分量Y′進行主成分分析逆變換和奇異值分解逆變換，得到嵌入水印的載體圖像I′。