[发明专利]基于非负矩阵分解的频域鲁棒图像可逆水印方法

摘要

一种基于非负矩阵分解的频域鲁棒图像可逆水印方法，具体步骤包括：(1)生成二值水印；(2)载体图像分块；(3)Slantlet变换；(4)非负矩阵分解；(5)计算质心横坐标；(6)生成极性横坐标序列；(7)保存秘钥；(8)待检测图像分块；(9)Slantlet变换；(10)非负矩阵分解；(11)计算质心横坐标；(12)生成待检测极性横坐标序列；(13)提取水印。本发明解决了现有的鲁棒可逆水印方法水印容量低，视觉质量不高，含水印图像鲁棒性不强的问题。本发明利用了Slantlet变换进行鲁棒可逆水印的提取与检测，不仅提高含水印图像的鲁棒性，而且提高了水印容量和视觉质量。

主权项

1.一种基于非负矩阵分解的频域鲁棒图像可逆水印方法，包括水印嵌入和水印提取两个过程；所述水印嵌入过程的具体步骤为：(1)生成二值水印：(1a)将灰度图像进行二值化处理，得到二值图像；(1b)将二值图像从左上方提取r×r像素的一块正方形基块，将此正方形基块作为二值水印，其中，r≤min(e,f)，min(e,f)表示取灰度图像中行数e与列数f的最小值；(2)载体图像分块：(2a)将载体图像分成大小相同且互不重叠的子块，得到一组载体图像块序列；(2b)丢弃分块后不能被划分的剩余部分；(3)Slantlet变换：依次选取载体图像块序列中各个子块，按照下式，对所选取的载体图像块序列中的子块进行Slantlet变换，得到低频子带序列：Si＝Slantlet(Bi)其中，Si表示经过Slantlet变换之后的第i个低频子带，Slantlet表示Slantlet变换操作，Bi表示载体图像块序列中第i个子块，1≤i≤m，m表示载体图像块序列的所有块数；(4)非负矩阵分解：对低频子带序列中的各低频子带进行非负矩阵分解，得到系数矩阵序列；(5)计算质心横坐标：依次选取系数矩阵序列中各个子块，按照下式，对所选取的系数矩阵序列中的子块进行质心横坐标计算，得到质心横坐标序列：Xk＝getAbsci(Hk)其中，Xk表示经过质心横坐标计算之后得到的质心横坐标序列中的第k个值，getAbsci表示质心横坐标计算操作，Hk表示系数矩阵序列中第k个子块，1≤k≤m，m表示载体图像块序列的所有块数；(6)生成极性横坐标序列：(6a)按照下式，计算质心横坐标序列的平均值：其中，表示质心横坐标序列的平均值，m表示载体图像块序列的所有块数，Σ表示求和操作，X_j表示质心横坐标序列中的第j个值，1≤j≤m；(6b)依次选取质心横坐标序列中各个值，按照下式，对所选取的质心横坐标序列中的值计算极性横坐标，得到极性横坐标序列：其中，V_l表示经过极性横坐标计算之后得到的极性横坐标序列中的第l个值，X_l表示质心横坐标序列中的第l个值，表示质心横坐标序列的平均值，1≤l≤m，m表示载体图像块序列的所有块数；(7)保存秘钥：将极性横坐标序列与二值水印进行异或运算，得到水印检测密钥；所述水印提取过程的具体步骤如下：(8)待检测图像分块：(8a)将待检测图像分成大小相同且互不重叠的子块，得到一组待检测图像块序列；(8b)丢弃分块后不能被划分的剩余部分；(9)Slantlet变换：依次选取待检测图像块序列中各个子块，按照下式，对所选取的待检测图像块序列中的子块进行Slantlet变换，得到待检测低频子带序列：S′p＝Slantlet(B′p)其中，S′p表示经过Slantlet变换之后的第p个低频子带，Slantlet表示Slantlet变换操作，B′p表示待检测图像块序列中第p个子块，1≤p≤n，n表示水印检测密钥的大小；(10)非负矩阵分解：对待检测低频子带序列中的各个低频子带进行非负矩阵分解，得到待检测系数矩阵序列；(11)计算质心横坐标：依次选取待检测系数矩阵序列中各个子块，按照下式，对所选取的待检测系数矩阵序列中的子块进行质心横坐标计算，得到待检测质心横坐标序列：X′q＝getAbsci(H′q)其中，X′q表示经过质心横坐标计算之后得到的待检测质心横坐标序列中的第q个值，getAbsci表示质心横坐标计算操作，H′q表示待检测系数矩阵序列中第q个子块，1≤q≤n，n表示水印检测密钥的大小；(12)生成待检测极性横坐标序列：(12a)按照下式，计算待检测质心横坐标序列的平均值：其中，表示待检测质心横坐标序列的平均值，n表示水印检测密钥的大小，∑表示求和操作，X′_t表示待检测质心横坐标序列中的第t个值，1≤t≤n；(12b)依次选取待检测质心横坐标序列中各个值，按照下式，对所选取的待检测质心横坐标序列中的值计算极性横坐标，得到待检测极性横坐标序列：其中，V′_y表示经过极性横坐标计算之后得到的待检测极性横坐标序列中的第y个值，X′_y表示待检测质心横坐标序列中的第y个值，表示待检测质心横坐标序列的平均值，1≤y≤n，n表示水印检测密钥的大小；(13)提取水印：将待检测极性横坐标序列与水印检测密钥做异或运算，得到还原后的水印。