[发明专利]一种基于奇异值分解的双彩色图像盲水印方法

摘要

本发明公开了一种基于奇异值分解的双彩色图像盲水印方法，将彩色图像作为数字水印嵌入到彩色宿主图像，所嵌入的彩色水印具有较高的不可见性，满足了基于彩色图像标识的版权保护需要。本发明将4×4像素块进行奇异值分解，通过修改其U分量第一列第二行元素与第一列第三行元素的值来嵌入水印；然后，利用所提出的系数补偿与优化方法来提高嵌入水印的不可见性。含水印图像受到攻击后，根据其U分量中被修改元素的关系来提取所嵌入的水印，达到盲检测的目的。该方法具有较高的水印不可见性，本发明适用于彩色数字图像作为数字水印的版权保护。

主权项

1.一种基于奇异值分解的双彩色图像盲水印方法，其特征在于：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：第一步：含水印图像的预处理：将含水印图像分成3个分层含水印图像，i=1,2,3分别表示R、G、B三层，并将每一分层含水印图像进一步分成4×4的非重叠像素块；第二步：选取含水印的图像块：利用基于密钥K_i的伪随机序列在分层图像中选择嵌入块以便提取所嵌入的分层水印；第三步：对含水印的图像块执行奇异值分解，并获得其正交矩阵；第四步：依据公式(6)，利用矩阵的第一列元素与的关系来提取水印；(6)第五步：重复执行上述步骤第二步到第四步，直到所有含水印的像素块都被处理，将所提出的水印信息每8位为一组并转换为十进制数值；利用基于密钥KA_i (i=1,2,3)的逆Arnold变换将每一个分层水印进行变换，并将它们重新组合形成最终提取的水印。