基于Schur分解的四进制彩色数字图像盲水印方法.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CN110349073A(43)申请公布日2019.10.18(21)申请号201910669035.7(22)申请日2019.07.24(71)申请人鲁东大学地址264025山东省烟台市芝罘区红旗中路186号(72)发明人苏庆堂刘得成袁子涵(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图2页(54)发明名称基于Schur分解的四进制彩色数字图像盲水印方法(57)摘要本发明结合变换域数字水印算法鲁棒性强的优点，公开了一种基于Schur分解的四进制彩色数字图像盲水印方法。本发明根据Schur分解比其他矩阵分解方法具有复杂性低的特点，对图像块进行Schur分解得到上三角矩阵中的最大特征值，并通过对最大特征值进行多区间量化来完成彩色数字水印的嵌入与盲提取。本发明能将彩色图像数字水印嵌入到彩色宿主图像中，不但具有较强的鲁棒性、较好的不可见性和较高安全性的特点，而且具有大容量的特点，适用于大容量彩色数字图像版权保护的场合。CN110349073ACN110349073A权利要求书1/2页1.一种基于Schur分解的四进制彩色数字图像盲水印方法，包含彩色图像数字水印的嵌入过程和提取过程，其水印嵌入的具体过程描述如下：Step1：彩色宿主图像的预处理：将大小为M×M的24位彩色宿主图像H作降维处理，得到红、绿、蓝三层颜色通道Hp，并将各颜色通道中的像素划分为m×m的非重叠像素块，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层颜色通道；Step2：彩色水印图像的预处理：对大小为N×N的24位彩色水印图像W作降维处理，得到红、绿、蓝三层颜色通道，随之对每层颜色通道进行基于私钥Kp的仿射变换得到置乱后的颜色通道Wp，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层颜色通道；然后，将各层颜色通道Wp中的每个十进制像素值转换为一个4位的四进制序列，并依次拼接为各层颜色通道的水印字符串strp，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层颜色通道；Step3：选择像素块：利用选块矩阵location从颜色通道Hp中选择像素块scblock，其中选块矩阵location由MATLAB内置函数randperm伪随机生成，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层颜色通道；Step4：求得像素块的最大特征值：根据公式（1），对像素块scblock进行Schur分解，得到酉矩阵S和上三角矩阵C，上三角矩阵C中最大的主对角元素即为像素块scblock的最大特征值；（1）Step5：计算最大特征值的上下边界值：按照先后顺序从水印字符串中选取水印位w，利用公式（2）、（3），求得最大特征值的上边界Bupper和下边界Blower；（2）（3）其中，是像素块scblock的最大特征值，mod(.)是求余函数，T是量化步长；Step6：计算最优边界值：利用公式（4）求得最优边界值，并用其替换原最大特征值，得到新的上三角矩阵C*；2CN110349073A权利要求书2/2页（4）其中，Bupper和Blower分别为最大特征值的上边界和下边界，abs(.)是取绝对值函数；Step7：求得含水印像素块：利用公式（5）进行逆Schur分解，得到含水印像素块scblock*；（5）Step8：获得含水印宿主图像：重复执行本过程的Step3-Step7，直到所有的水印位**都被嵌入为止；最后重组三层含水印颜色通道Hp得到含水印彩色宿主图像H；其水印提取的具体过程描述如下：Step1：彩色含水印宿主图像的预处理：将含水印彩色宿主图像H*作降维处理，得到红、*绿、蓝三层含水印的颜色通道Hp，并将各颜色通道中的像素划分为m×m的非重叠像素块，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层颜色通道；*Step2：选取含水印像素块：利用选块矩阵location从颜色通道Hp中选择含水印像素块scblock*，其中选块矩阵location由MATLAB内置函数randperm伪随机生成，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层颜色通道；Step3：求得含水印块的最大特征值：根据公式（6），对含水印像素块scblock*进行Schur分解，得到酉矩阵S*和上三角矩阵C*，上三角矩阵C*中最大的主对角元素即为像素块scblock*的最大特征值；（6）Step4：提取水印位：利用公式（7）提取含水印像素块scblock*中含有的水印位w*；（7）其中，mod(.)是求余函数，T是量化步长，是像素块scblock*的最大特征值；Step5：提取所有的水印位：重复执行本过程的Step2-Step4，直到提取所有的水印*位，得到含水印字符串strp，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层颜色通道；*Step6：获得分层颜色通道：依次取strp的4