[发明专利]基于压缩感知噪声重构的图像水印系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于压缩感知噪声重构的图像水印方法，利用压缩感知重构原理，对噪声攻击前后的水印载体图像进行观测得到噪声观测结果，利用正交匹配追踪算法迭代重构出噪声信息，在水印提取前先利用重构出的噪声信息对攻击后的水印载体图像作去噪处理，然后再进行水印提取。本发明还提出一种基于压缩感知噪声重构的图像水印系统，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。本发明利用噪声的稀疏特性，通过正交匹配追踪OMP算法对含噪声的载体图像进行噪声重构和去噪处理，从而实现基于压缩感知噪声重构的水印提取，具有隐蔽性好、安全性高的优点，在抵抗噪声、滤波、压缩等常规信号攻击时表现出较强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及一种图像水印系统与方法，属于信息隐藏和图像处理技术领域。

背景技术

数字水印作为信息安全认证方面的一种重要技术手段，研究者们做了大量的研究，并提出了许多性能较好的水印方法。其中针对图像的数字水印的技术思路通常包括水印嵌入和水印提取两个过程：嵌入过程，生成待嵌入的水印信息，对数字图像作变换处理，将水印信息嵌入数字图像变换域上的系数，再对数字图像进行逆变换即可得到含水印信息的数字图像；提取过程为嵌入过程的逆过程。这种技术思路中主要的创新之处可以是：水印信息的加密隐藏、载体变换域的选择、水印嵌入位置的选择，然而这种常规的选择很难达到创造性的高度,除非其能够带来一些特殊的效果。

压缩感知思想于2006年被提出以来，已被广泛应用到信息学领域、统计学领域等。目前，压缩感知也被应用于数字水印领域，而在水印中运用压缩感知的方法通常分为以下几个方面：水印信息预处理，对水印信息进行压缩感知，降低水印的信息量或实现水印加密；载体图像嵌入水印后的重建。现有的基于压缩感知的水印算法，大都利用压缩感知思想直接或间接的修改水印信息或载体信息，但信息重建过程往往是比较复杂，而且重建的精度易受测量矩阵和重建算法的影响，从而使得水印算法没有很好的稳健性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于压缩感知噪声重构的的图像水印系统与方法，旨在降低提取水印的误码率，以及提高水印抵抗噪声攻击的鲁棒性。

本发明为了解决以上技术问题，而采用以下技术手段：

本发明首先提出一种基于压缩感知噪声重构的图像水印系统，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。

本发明还提出一种基于压缩感知噪声重构的图像水印方法，利用压缩感知重构原理，对噪声攻击前后的水印载体图像进行观测得到噪声观测结果，利用正交匹配追踪算法迭代重构出噪声信息，在水印提取前先利用重构出的噪声信息对攻击后的水印载体图像作去噪处理，然后再进行水印提取。

本发明所提出的一种基于压缩感知噪声重构的图像水印方法，包括步骤如下：