基于彩色图像的抗打印、印刷和拍摄的半盲水印方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110400247A(43)申请公布日2019.11.01(21)申请号201910640603.0(22)申请日2019.07.16(71)申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号(72)发明人王晓红王春霞(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人徐颖(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称基于彩色图像的抗打印、印刷和拍摄的半盲水印方法(57)摘要本发明涉及一种基于彩色图像的抗打印、印刷和拍摄的半盲水印方法，首先，对彩色载体图像转换到YUV颜色空间，将U分量进行分块；然后，选取能量低的子块进行DWT变换和SVD分解；最后，利用子块酉矩阵系数差值的稳定特性，将彩色QR码的主色通道归一化嵌入彩色载体图像的U分量，得到最终的含水印图像。本发明方法对抵抗打印、印刷和拍摄具有很强的鲁棒性，而且经过压缩、滤波、旋转和裁切后再打印、印刷和拍摄，仍然可以提取出彩色QR码并正确识别出版权信息；具有很好的不可见性和嵌入量；采用的手机设备快捷便利，技术在商品包装防伪方面具有很好的实际应用价值。CN110400247ACN110400247A权利要求书1/2页1.一种基于彩色图像的抗打印、印刷和拍摄的半盲水印方法，其特征在于，包括水印信息嵌入和水印信息提取方法，水印嵌入具体步骤如下：1)将彩色载体图像转换到YUV颜色空间，取U分量图作为水印嵌入图，载体图像大小为N×N；2)考虑小波变换的特性，选取最小分块大小为8×8，将U分量图划分成个非重叠子块；3)计算每一个子块的能量，选取所有子块前20％-25％能量低的子块进行水印嵌入，每块子块能量计算公式为：其中，I(a,b)为子块图像的像素值，a、b为子块图像空间域坐标；4)将所选取能量低的子块进行DWT变换后，再对每个子块的低频子带进行SVD分解得到相应的U矩阵,所选取第m块能量低的子块分解公式为：TUmSmVm＝LLm(2)其中Um、Vm为酉方阵；Sm为对角阵；LLm为第m块能量低的子块的低频子带；5)将需要嵌入的水印信息按R、G、B三通道分别归一化，归一化公式为：*其中k表示R、G、B不同分量；Wk为嵌入的水印信息，Wk为归一化后的水印信息；*6)生成取值范围为0-1的随机矩阵Qk，再根据归一化水印的R、G和B分量信息Wk调节随机矩阵Qk使其满足公式(4)，构成3个映射矩阵Qk,映射矩阵的阈值为q＝0.5；其中i，j表示矩阵元素所处的行与列；7)选取水印的主色通道分量，结合映射矩阵进行水印嵌入，保存水印的另两个次色通道分量的映射矩阵作为秘钥；8)嵌入水印的主色通道分量信息：按照式(5)和式(6)，结合水印主色通道的映射矩阵将水印信息嵌入到选取的第m块子块Um矩阵中的方法如下：2CN110400247A权利要求书2/2页其中Um(2,1)和Um(3,1)分别为第m个子块Um(i,j)矩阵中第二行第一列的元素和第三行第一列的元素，sign(Um(3,1))表示Um(3,1)的符号，Uavg＝(|Um(2,1)|+|Um(3,1)|)/2，|Um(2,1)|表示Um(2,1)的绝对值，t表示水印嵌入强度；其他子块嵌入水印的主色通道分量信息方法相同；*9)对修改后的第m块子块U*m矩阵进行SVD逆变换，重构子块的低频子带LLm，公式为：**TLLm＝UmSmVm(7)其他子块进行同样处理；10)对所有嵌入子块图像的低频子带进行DWT逆变换重构子块图像；11)将所有子块图像进行合成，重构含水印图像的U分量；12)合并彩色载体图像的Y、V分量和重构含水印图像的U分量，并转换到RGB颜色空间，得到最终含水印彩色载体图像；水印提取具体步骤如下：A、对含水印彩色载体图像转换到YUV颜色空间，并对U分量划分成8×8的非重叠子块；B、按嵌入方式选取前20％-25％个能量低的子块进行DWT变换，并对每个子块的低频子带LL'm进行SVD分解得到相应的U'm矩阵；C、根据每块U'm矩阵的第二行第一列系数U'm(2,1)和第三行第一列系数U'm(3,1)提取水印主色通道信息，公式为：其中，W′k(i,j)为提取的水印主通道分量信息；D、利用保存的秘钥重构另两个次色通道分量水印信息；E、将提取的R、G、B分量水印W′k分别进行反归一化，公式为：F、对反归一化的后R、G、B分量水印信息进行三通道合并，得到最终提取水印图像。3CN110400247A说明书1/5页基于彩色图像的抗打印、印刷和拍摄的半盲水印方法技术领域[0001]本发明涉及一种图像防伪技术，特别涉及一种基于彩色图像的抗打印、印刷和拍摄的半盲水印方法。背景技术[0002]在商品社会中，产品包装起