[發(fā)明專利]基于LWT算法和AES加密算法的水印嵌入和提取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810239947.6
• 申請(qǐng)日: 2018-03-22
• 公開（公告）號(hào): CN108492241A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉;孫云娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T1/00
• 分類號(hào): G06T1/00
• 代理公司: 西安銘澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 韓曉娟

1.基于LWT算法和AES加密算法的水印嵌入和提取方法，其特征在于，包括：水印嵌入方法和水印提取方法；

所述水印嵌入方法包括：

利用提升小波變換LWT將原始圖像分解為LL子帶、LH子帶、HL子帶和HH子帶；

將LL子帶劃分成多個(gè)l×l大小的模塊K，并對(duì)每一個(gè)模塊K進(jìn)行奇異值分解，獲得模塊K的奇異值λ_i；

將水印圖像進(jìn)行AES加密，并將加密后的圖像D進(jìn)行奇異值分解，獲得加密后的圖像D的奇異值λ_wi；

根據(jù)如下公式修正模塊K的奇異值；

其中，α為修正因子，為模塊K修正后的奇異值；

基于所述模塊K修正后的奇異值構(gòu)成的奇異值矩陣對(duì)模塊K進(jìn)行重構(gòu)，得到嵌入水印的模塊，所有嵌入水印的模塊構(gòu)成嵌入水印的LL子帶；

將嵌入水印的LL子帶、LH子帶、HL子帶和HH子帶做LWT逆變換，獲得嵌入水印圖像；

所述水印提取方法包括：

利用提升小波變換LWT將嵌入水印圖像進(jìn)行分解，獲得提升小波變換的LL'子帶；

將LL'子帶劃分成多個(gè)l×l大小的模塊K^d，并對(duì)每一個(gè)模塊K^d進(jìn)行奇異值分解，獲得模塊K^d的奇異值；

按照如下公式，確定AES加密水印圖像的奇異值；

其中，α為修正因子，為AES加密水印圖像的奇異值，為模塊K^d的奇異值，λ_i為模塊K的奇異值；

基于AES加密水印圖像的奇異值構(gòu)成的奇異值矩陣，對(duì)AES加密水印圖像進(jìn)行重構(gòu)，得到重構(gòu)的AES加密水印圖像；

將重構(gòu)的AES加密水印圖像進(jìn)行AES解密，獲得原始水印圖像。

2.如權(quán)利要求1所述的基于LWT算法和AES加密算法的水印嵌入和提取方法，其特征在于，將水印圖像分解成8×8個(gè)子塊，對(duì)每一個(gè)子塊采用AES加密算法進(jìn)行加密時(shí)，采用128bit的密鑰，并且對(duì)每一個(gè)子塊均進(jìn)行10輪的數(shù)據(jù)加密。

3.如權(quán)利要求2所述的基于LWT算法和AES加密算法的水印嵌入和提取方法，其特征在于，每一輪的數(shù)據(jù)加密具體包括：字節(jié)代換、行位移、列混合和輪密鑰加。

4.如權(quán)利要求1所述的基于LWT算法和AES加密算法的水印嵌入和提取方法，其特征在于，所述提升小波變換，具體包括：

分裂步驟：將輸入信號(hào)x(n)分解為偶點(diǎn)和奇點(diǎn)樣值序列x_e(n)和x_o(n)；

預(yù)測(cè)步驟：利用偶點(diǎn)序列x_e(n)的預(yù)測(cè)值P[x_e(n)]來預(yù)測(cè)奇點(diǎn)序列x_o(n)，將差值d(n)＝x_o(n)-P[x_e(n)]定義為信號(hào)x(n)的高頻分量，其中，P[·]為預(yù)測(cè)算子；

更新步驟：利用高頻分量d(n)來更新偶點(diǎn)序列x_e(n)，近似低頻分量c(n)＝x_e(n)+U[d(n)]，其中U[·]為更新算子。

5.如權(quán)利要求1所述的基于LWT算法和AES加密算法的水印嵌入和提取方法，其特征在于，所述奇異值分解變換，具體包括：

尺寸大小為m×n像素的圖像的奇異值分解表達(dá)式可以展成：C＝USV′，其中，U是一個(gè)正交矩陣U′U＝I，S＝diag(λ_i)為奇異值λ_i,i＝1,2...,r的對(duì)角矩陣，并且奇異值以降序排列，V也為正交矩陣V′V＝I；U矩陣的列向量u為左邊奇異值向量，V矩陣的列向量v為右邊奇異值向量，則圖像的奇異值分解表達(dá)式也可以通過下式表示：