[發明專利]一種基于小波變換、奇異值分解、海森堡分解和果蠅優化算法的圖像隱藏方法

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• 申請號: 201810032047.4
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108182655A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 劉俊秀;黃佳東;羅玉玲;岑明燦;閉金杰;秦興盛
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00;G06N3/00
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司 45112
• 代理人: 劉梅芳

本發明公開了一種基于小波變換、奇異值分解、海森堡分解和果蠅優化算法的圖像隱藏方法，其特征在于，包括如下步驟：1）水印的嵌入；2）水印的提取；3）圖像隱藏。這種方法能使嵌入水印的圖像具有良好的隱蔽性、該圖像受到圖像操作攻擊和幾何攻擊時具有強魯棒性，特別是在對抗縮放攻擊、濾波攻擊、噪聲攻擊、銳化攻擊、JPEG壓縮和JPEG 2000壓縮攻擊時有著很強的魯棒性。

技術領域

本發明涉及圖像隱藏技術領域，具體涉及一種基于小波變換、奇異值分解、海森堡分解和果蠅優化算法的圖像隱藏方法。

背景技術

圖像隱藏是指將一幅圖像隱藏到另一幅圖像中。如今的圖像隱藏技術在時空域和變換域進行圖像隱藏是當前比較常見的采用方法。當前大多數的圖像隱藏是在變換域中結合矩陣操作進行圖像隱藏。現在主要的變換域圖像隱藏包括小波變換，離散余弦變換，離散傅里葉變換；矩陣操作的圖像隱藏技術包括基于奇異值分解的圖像隱藏和基于海森堡分解的圖像隱藏。研究者主要是基于單一變換域進行圖像隱藏以抵抗圖像過程的攻擊；通過矩陣操作進行水印的嵌入以抵抗圖像幾何攻擊。最常見的有基于小波變換的圖像隱藏和基于矩陣操作的圖像隱藏。但是這些算法有許多的不足之處。

第一種基于小波變換的圖像隱藏，其圖像隱藏過程包括對宿主圖像的DWT變換和水印圖像的小波變換后，對水印圖像的系數乘以一個嵌入系數再與宿主圖像的系數進行相加再通過逆小波變換得到嵌入水印后的圖像。但是嵌入水印的圖像在受到幾何攻擊后，其抵抗能力較弱，很難提取出完整的水印。

第二種基于奇異值分解的圖像隱藏，圖像隱藏過程包括對宿主圖像的奇異值分解和水印圖像的奇異值分解后，對水印圖像得到的S系數乘以一個嵌入系數再與宿主得到的S’系數相加再通過逆奇異值分解變換得到嵌入水印后的圖像。但是嵌入水印的圖像在受到圖像操作攻擊后，其抵抗能力較弱，很難提取完整的水印。

因此嵌入水印的圖像在滿足隱蔽性的前提下，在受到大部分圖像操作攻擊和幾何攻擊的情況下都不能提取完整的水印，是需要一個比較平衡的水印算法。

發明內容：

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種基于小波變換、奇異值分解、海森堡分解和果蠅優化算法的新型圖像隱藏方法。這種方法能使嵌入水印的圖像具有良好的隱蔽性、該圖像受到圖像操作攻擊和幾何攻擊時具有強魯棒性，特別是在對抗縮放攻擊、濾波攻擊、噪聲攻擊、銳化攻擊、JPEG壓縮和JPEG 2000壓縮攻擊時有著很強的魯棒性。

實現本發明目的技術方案是：

一種基于小波變換、奇異值分解、海森堡分解和果蠅優化算法的圖像隱藏方法，包括如下步驟：

1)水印的嵌入：宿主圖像A順序采用3級小波變換、海森堡分解、奇異值分解、逆奇異值分解、逆海森堡分解和逆3級小波變換對水印進行嵌入，得到嵌入水印后的圖像WA；

2)水印的提取：圖像WA順序采用小波變換、海森堡分解、奇異值分解、逆奇異值分解對水印進行提取，得到提取的水印

3)圖像隱藏：采用果蠅優化算法找出步驟1)、步驟2)中的水印嵌入、水印提取的使得嵌入水印的圖像同時符合隱蔽性和強魯棒性，且使評價函數得到最優值時取得的水印嵌入系數α，稱為最優嵌入系數，依據水印嵌入最優系數α將水印嵌入到宿主圖像中得到嵌入水印的圖像。

所述步驟1)為：

(1)對宿主圖像A進行3級小波變換得到圖像A的低頻近似分量系數、水平高頻細節分量系數、垂直高頻細節分量系數、對角高頻細節分量系數依次為LL、LH，LH和HH；

(2)依據LL＝P×H×P^T對系數LL進行海森堡分解得到系數P和H，其中P是LL的酉矩陣，H是LL的海森堡矩陣；