[發明專利]基于純四元數Schur分解的彩色數字圖像盲水印方法

有效

• 申請號: 202110596550.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113222803B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 蘇慶堂;孫葉函;王環英
• 申請（專利權）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

本發明利用頻域數字水印算法魯棒性強的優點，公開了一種基于純四元數Schur分解的彩色數字圖像盲水印方法。本發明根據四元數表示的圖像在Schur分解后所得酉矩陣系數的相關性，通過修改酉矩陣中具有較高相關性的兩個系數來完成彩色數字水印的嵌入與盲提取。本發明將彩色數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字媒體版權保護的場合。

技術領域

本發明屬于信息安全技術領域，涉及強魯棒性和高安全性的大容量彩色數字圖像的快速版權保護。

背景技術

隨著網絡技術的快速發展，越來越多的數字作品在網絡上公開，如彩色數字圖像，一旦上傳網絡，其傳播范圍將很難確定；又因網上數字作品數量眾多、種類繁雜且傳播迅速，一旦發現數字作品具有抄襲嫌疑，其責任難以追究。因此，數字作品的版權保護問題吸引了國內外學者的廣泛關注。然而，現有的應用于數字版權保護的數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，數字水印算法的安全性有待進一步提高；另一方面，目前版權保護的標識更趨向于美觀且信息量高的彩色圖像數字水印，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字水印算法魯棒性強的優點設計一種高安全性、強魯棒性的彩色圖像數字水印算法成為目前亟待解決的問題之一。

發明內容

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

第一步：彩色數字水印圖像的預處理：首先，將一幅大小為N×N的彩色數字水印圖像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表示的像素用8位二進制數表示，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；根據分層水印信息的長度8N²，利用Matlab系統內置函數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之間的隨機數值；然后，再對每個像素值進行判斷，如果其值為負數，則將其修改為對應的相反數；