[發明專利]一種基于結構化貝葉斯壓縮感知的數字水印方法

有效

• 申請號: 201611095954.0
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106709291B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 李秀梅;呂軍;苗依迪
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: G06F21/16
• 分類號: G06F21/16
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

本發明公開一種基于結構化貝葉斯壓縮感知的數字水印方法。該方法是通過在貝葉斯壓縮感知模型中設置稀疏先驗的同時，引入信號的結構化先驗，使得貝葉斯在信號恢復時擁有更好的性能，從而提高了數字水印的抗攻擊性能。該方法易于實現，不影響載體圖片的顯示，具有較好的透明性和魯棒性。

技術領域

本發明涉及信息與通信技術、信息加密領域，具體涉及一種數字水印方法。

背景技術

當今社會中，隨著信息化和網絡化進程的迅速發展，盜版已成為數字化產品最大的威脅。對數字媒體版權所有者來說，反盜版維權是一個亟待解決的問題。

數字水印是版權保護的常用方式。數字水印技術是將一些標識信息(即數字水印)嵌入數字載體當中(包括多媒體、文檔、軟件等)，且不影響原載體的使用價值，也不容易被探知和再次修改，但可以被產生方識別和辨認。數字水印的載體信息可以是文本、圖像、音頻、視頻、數據庫等。為了確保水印嵌入后的安全性，往往在嵌入之前會對水印進行預處理，以達到置亂的效果，從而提高水印嵌入的魯棒性。水印的嵌入方法根據嵌入位置的不同可分為時/空域水印和變換域水印。時域或空域水印是將水印圖像直接嵌入到載體圖像中，載體圖像不需要變換，這種嵌入方式簡單、快速。但是兼顧不可見性和魯棒性后，很難抵抗圖像的處理和噪聲干擾的攻擊。變換域水印是將載體圖片進行某種變換后，將水印信息按照某種方式嵌入到變換域系數上，再進行反變換得到帶有水印信息的圖像。這種嵌入方式相對安全，計算量較大，但是具有較高的魯棒性及不可見性。

現階段已有研究者將數字水印和壓縮感知框架相結合，提出了基于壓縮感知的數字水印技術，其為了更大程度地提高水印嵌入安全性和魯棒性，通過壓縮感知減少嵌入水印的數據量以及降低嵌入水印的濃度，并且利用貝葉斯機器學習框架，提高了壓縮感知的重構精度。大多數水印在某些變換基上會呈現稀疏性和某種特定的結構，如何利用這些結構提高水印提取過程中的精度成為一個需要解決的問題。

發明內容

本發明為了提高基于貝葉斯壓縮感知數字水印的精度問題，充分利用稀疏信號的結構化稀疏的特性，提出了一種基于結構化稀疏貝葉斯壓縮感知的數字水印方法。

基于結構化稀疏貝葉斯壓縮感知的數字水印方法包括數字水印嵌入和提取過程：

(一)數字水印的嵌入過程

步驟(1.1)：水印圖片的稀疏化

由于大多圖片在離散小波變換基下的變換系數都是稀疏的，因此通過離散小波變換得到水印圖片的稀疏系數，具體見公式(1)。

f＝Ψ_fx (1)

其中f為水印圖片的像素矩陣，Ψ_f為水印圖片的N×N維變換基，x是水印圖片的N×N維的稀疏系數，簡稱水印稀疏系數；

步驟(1.2)：載體圖片的稀疏化

為了減少水印對于載體圖片的影響，將載體圖片進行離散小波變換得到載體圖片稀疏系數，具體見公式(2)。

P＝Ψ_PI_origin (2)

其中I_origin為載體圖片的Q×Q且Q>N維稀疏系數，Ψ_P為載體圖片的Q×Q維變換基，P為載體圖片的像素矩陣。

步驟(1.3)：數字水印的嵌入

通過壓縮測量水印稀疏系數，得到水印圖片的壓縮測量值；然后將壓縮測量值乘以嵌入濃度系數后，再嵌入到載體圖片稀疏系數的高頻部分(即右下角)，獲得帶有水印的載體圖片稀疏系數，具體見公式(3)、(4)。

y＝Φx (3)