[发明专利]基于压缩感知噪声重构的图像水印系统与方法

权利要求书

1.一种基于压缩感知噪声重构的图像水印系统，其特征在于，该系统包括水印嵌入模块，信息传输模块，压缩感知噪声重构模块，水印提取模块，其中：

所述水印嵌入模块，被配置以执行以下动作：在载体图像作变换域处理后，利用水印嵌入算法将水印信息嵌入到图像变换域，然后经过反变换得到含水印载体信息输出至信息传输模块；同时，对含水印载体信息做稀疏观测得到第一伪观测值矩阵作为密钥，并将密钥信息发送到压缩感知噪声重构模块；

所述信息传输模块，被配置以执行以下动作：负责在通讯设备或网络中传输含水印载体信息，包括产生各种攻击方法破坏水印信息，得到受攻击后的水印载体信息，并将攻击后的载体信息发送到压缩感知噪声重构模块；

所述压缩感知噪声重构模块，被配置以执行以下动作：对受攻击的水印载体信息做稀疏观测得到第二伪观测值矩阵，将第二伪观测矩阵与第一伪观测值矩阵相减，得到观测矩阵对噪声进行观测的结果，然后利用OMP算法重构出噪声信息，并对水印载体信息做去噪处理，将去噪后的水印载体信息发送到水印提取模块；

所述水印提取模块，被配置以执行以下动作：负责从含水印的载体信息中提取检测水印信息，对接收到的水印载体信息作变换处理，利用水印提取算法提取出水印信息，并判断水印信息完整度。

2.一种基于压缩感知噪声重构的图像水印方法，其特征在于，包括步骤如下：

(1)水印嵌入步骤：在载体图像作变换域处理后，利用水印嵌入算法将水印信息嵌入到图像变换域，然后经过反变换得到含水印载体信息；同时，对含水印载体信息做稀疏观测得到第一伪观测值矩阵B₁；

(2)信息传输步骤：在通讯设备或网络中传输含水印载体信息，包括产生各种攻击方法破坏水印信息，得到受攻击后的水印载体信息；

(3)压缩感知噪声重构步骤：对受攻击的水印载体信息做稀疏观测得到第二伪观测值矩阵B₂，将第二伪观测矩阵与第一伪观测值矩阵B₁相减，得到观测矩阵对噪声进行观测的结果B_e，然后利用OMP算法重构出噪声信息，并对水印载体信息做去噪处理；

(4)水印提取步骤：从含水印的载体信息中提取检测水印信息，对水印载体信息作变换处理，然后利用水印提取算法提取出水印信息，并判断水印信息完整度。

3.根据权利要求2所述的一种基于压缩感知噪声重构的图像水印方法，其特征在于，水印嵌入步骤具体如下：

步骤101、将载体图像作DWT-DCT变换后，选取相应位置的DCT系数组成系数向量；

步骤102、选择投影向量，将系数向量投影到投影向量上得到待嵌入水印的变量；

步骤103、根据水印嵌入方法进行水印嵌入，得到含水印的系数向量，将系数回放到DCT系数矩阵中，然后进行DCT反变换得到含水印信息的小波系数矩阵；

步骤104、生成Logistics序列，利用其构造托普利兹矩阵作为观测矩阵Phi，利用观测矩阵观测载体图像的小波系数矩阵得到伪观测值矩阵B₁；

步骤105、记录矩阵B₁作为密钥用于压缩感知噪声重构；小波域系数矩阵作二级小波重构得到嵌入水印后的载体图像I_w。

4.根据权利要求3所述的一种基于压缩感知噪声重构的图像水印方法，其特征在于，步骤101具体包括如下分步骤：

1.1、读取载体图像和水印图像；

1.2、对载体图像作DWT分解后得到低频子图，对低频子图作二次DWT分解得到变换矩阵X；

1.3对变换矩阵X作分块DCT变换，从每个DWT子图中选取相应位置的DCT系数组成系数向量x。

5.根据权利要求4所述的一种基于压缩感知噪声重构的图像水印方法，其特征在于，所述步骤102由粒子群优化算法PSO迭代寻找出最优的权重系数v＝[α₁,α₂,α₃,α₄]，将系数向量x投影到权重向量v上得到待嵌入水印的变量y。