[發(fā)明專利]基于純四元數(shù)Schur分解的彩色數(shù)字圖像盲水印方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110596550.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113222803B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設計）人: 蘇慶堂;孫葉函;王環(huán)英
• 申請（專利權(quán)）人: 魯東大學
• 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

本發(fā)明利用頻域數(shù)字水印算法魯棒性強的優(yōu)點，公開了一種基于純四元數(shù)Schur分解的彩色數(shù)字圖像盲水印方法。本發(fā)明根據(jù)四元數(shù)表示的圖像在Schur分解后所得酉矩陣系數(shù)的相關(guān)性，通過修改酉矩陣中具有較高相關(guān)性的兩個系數(shù)來完成彩色數(shù)字水印的嵌入與盲提取。本發(fā)明將彩色數(shù)字水印圖像嵌入到彩色宿主圖像中，不但具有較強的魯棒性，而且具有較好的水印隱蔽性和較高的安全性，解決了大容量彩色圖像數(shù)字水印算法魯棒性差和安全性低的難題，適用于強魯棒性、高安全性的大容量數(shù)字媒體版權(quán)保護的場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信息安全技術(shù)領(lǐng)域，涉及強魯棒性和高安全性的大容量彩色數(shù)字圖像的快速版權(quán)保護。

背景技術(shù)

隨著網(wǎng)絡技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的數(shù)字作品在網(wǎng)絡上公開，如彩色數(shù)字圖像，一旦上傳網(wǎng)絡，其傳播范圍將很難確定；又因網(wǎng)上數(shù)字作品數(shù)量眾多、種類繁雜且傳播迅速，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)字作品具有抄襲嫌疑，其責任難以追究。因此，數(shù)字作品的版權(quán)保護問題吸引了國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。然而，現(xiàn)有的應用于數(shù)字版權(quán)保護的數(shù)字水印算法具有一定的局限性：一方面，隨著黑客對計算機技術(shù)的深入研究，其攻擊算法的能力日益增強，較小密鑰空間的算法容易被破解，因此難以滿足高安全性的應用需求，數(shù)字水印算法的安全性有待進一步提高；另一方面，目前版權(quán)保護的標識更趨向于美觀且信息量高的彩色圖像數(shù)字水印，而不再局限于容量較小的偽隨機序列、二值圖像或灰度圖像。因此，如何充分利用頻域數(shù)字水印算法魯棒性強的優(yōu)點設計一種高安全性、強魯棒性的彩色圖像數(shù)字水印算法成為目前亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于純四元數(shù)Schur分解的彩色數(shù)字圖像盲水印方法，其特征在于通過具體的水印嵌入過程和提取過程來實現(xiàn)的，其水印嵌入過程描述如下：

第一步：彩色數(shù)字水印圖像的預處理：首先，將一幅大小為N×N的彩色數(shù)字水印圖像W依照紅、綠、藍三基色的順序分成3個分層水印圖像W_i；然后，將每個分層水印圖像進行基于密鑰Ka_i和Kb_i的二維Logistic混沌映射；最后，將置亂后的分層水印圖像中的每個十進制數(shù)表示的像素用8位二進制數(shù)表示，并依次連接形成長度為8N²的分層水印位序列SW_i，其中i=1, 2, 3分別表示紅、綠、藍三層；

第二步：獲取宿主圖像的嵌入塊：將一幅大小為M×M的原始彩色宿主圖像H分成大小為m×m的非重疊圖像塊，每一個圖像塊縱向包含紅、綠、藍三層；根據(jù)分層水印信息的長度8N²，利用Matlab系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)randperm生成的偽隨機序列從宿主圖像H中選擇合適的圖像塊A，其中3×8N²=(M×M)/(m×m)；

第三步：添加抖動噪聲：對選取的圖像塊A的每個像素值，添加在-0.5和0.5之間的隨機數(shù)值；然后，再對每個像素值進行判斷，如果其值為負數(shù)，則將其修改為對應的相反數(shù)；