[发明专利]一种基于奇异值分解的双彩色图像盲水印方法

说明书

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及大容量彩色数字图像作为数字水印的版权保护。

背景技术

随着数字水印技术的快速发展，人们用于版权保护的标识正由传统的伪随机序列、二值图像、灰度图像变为有意义的彩色图像，因而以大信息量的彩色数字图像作为水印的版权保护技术值得广泛关注；但是，目前已提出的水印算法多数上是针对灰度图像的，对彩色图像数字水印算法研究要少一些，这主要是因为灰度图像较彩色图像便于处理，且灰度图像仅含有亮度信息而不含色度信息，在其中嵌入水印不会产生新的颜色分量，而嵌入信息量较大的彩色图像数字水印时，水印编码、嵌入和提取将存在较大的难度，降低了水印不可见性。因此，如何以高不可见性方式将彩色图像数字水印嵌入彩色宿主图像成为亟待解决的问题之一。

由于彩色数字图像所包含的版权保护信息非常大，用非盲检测方法可以比较方便地嵌入或提取水印，现有的很多彩色图像数字水印方法研究的是非盲水印，但是在近几年的数字水印技术研究中，盲检测数字水印方法逐渐成为数字水印技术发展的主流。因此，如何改变现状实现彩色水印图像的盲提取是当前图像数字水印技术的难点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于奇异值分解的双彩色图像盲水印方法，包含水印嵌入过程和提取过程，其水印嵌入的具体过程描述如下：

第一步：彩色图像数字水印的预处理：通过降维处理将三维彩色图像数字水印W分成3个二维分层水印图像W_i ， i=1, 2, 3分别表示R、G、B三层；同时，为了提高水印的安全性，将分层水印W_i进行基于KA_i的Arnold 变换，并将每一个十进制像素转换成8位二进制水印序列；

第二步：选择嵌入块：原始宿主图像H也分成3个分层宿主图像H_i ，i=1,2,3分别表示R、G、B三层；同时，把每一个分层宿主图像H_i进行4×4的非重叠分块，并利用基于密钥K_i的伪随机序列在分层宿主图像H_i中选择嵌入块以便嵌入分层水印W_i；

第三步：根据公式(1)将选中的嵌入块A进行奇异值分解，获得其正交矩阵U、V与奇异值矩阵D；

         (1)

第四步：根据公式(2)和(3)，修改U矩阵第一列第二行元素u₅和第一列第三行元素u₉的值来嵌入二进制水印信息w，得到嵌入水印后的正交矩阵；

if                      (2)

if                     (3)

其中， |x|表示x的绝对值，T为水印嵌入阈值，sign(x) 表示x的数值符号并且；

第五步：设 u₅，u₉的修改量分别为,，则，；根据公式(4)来修改V中第一列元素的值得到补偿矩阵；

                        (4)

其中，；

第六步：设修改u₅，u₉后的嵌入块为，补偿后的嵌入块为，则，；执行公式（5）所示的优化方法，得到最终含水印的嵌入块；

            (5)

其中，m是元素在嵌入块中的序号；

第七步：重复执行步骤第三步到第六步，直到所有的水印信息都嵌入完成为止；最后，将含水印的分层图像R、G、B重新组合并获得含水印的图像；

本发明所述水印提取的具体过程如下：