一种融合Schur分解的空域彩色图像盲水印方法.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CN106991636A(43)申请公布日2017.07.28(21)申请号201710217587.5(22)申请日2017.04.05(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)发明人苏庆堂苏琳王刚张小峰盛国瑞刘启明(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种融合Schur分解的空域彩色图像盲水印方法(57)摘要本发明公开了一种新型彩色图像盲水印方法，可将作为版权保护的彩色图像数字水印嵌入到彩色宿主图像中，所嵌入的彩色图像数字水印具有良好的不可见性和鲁棒性，所提出的数字水印方法具有较高的实时性，满足了基于彩色图像标识的版权保护需要。本发明并没有在变换域进行真正的Schur分解，而是在空域中利用图像块像素及图像块尺寸大小直接近似获得Schur分解的最大特征值并利用之完成水印算法的实现。本发明具有较好的水印算法性能，尤其具有较高的实时性，适用于彩色图像作为数字水印的多媒体大数据快速版权保护。CN106991636ACN106991636A权利要求书1/2页1.一种融合空域和Schur分解的彩色图像盲水印方法，其特征在于通过具体的水印嵌入过程和提取过程来实现的，其水印嵌入过程描述如下：第一步：将三维彩色图像数字水印W按层分成红、绿、蓝3个二维分层水印图像；为了提高水印的安全性，将分层水印图像进行基于Kai（i=1,2,3）的Arnold置乱变换；然后，将每个十进制表示的像素用8位二进制数表示，并依次组合形成分层水印序列Wi，i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第二步：将原始宿主图像H也分成3个分层宿主图像Hi，i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；同时，把每一个分层宿主图像Hi进行M×M的非重叠分块，并利用基于密钥Kbi（i=1,2,3）的伪随机序列在分层宿主图像Hi中选择像素块，以便嵌入分层水印序列Wi；第三步：选取一个像素块A，并按照公式（1）在空域中直接近似求出像素块A经过Schur分解后对应的最大特征值；(1)其中，是M×M像素块A经过Schur分解后可以求得的最大特征值，该值在空域中利用公式（1）直接近似求得而不需进行Schur分解再获得，,，i，j分别表示像素在像素块A中所处的行号和列号；第四步：根据公式（2），理论计算如果在空域中将水印嵌入到Schur分解的最大特征值上，则应将其最大特征值修改为；(2)其中，表示嵌入水印后Schur分解的最大特征值，为水印嵌入强度，T为量化步长；第五步：根据公式（3），理论计算Schur分解的最大特征值的变化量E；(3)第六步：按照公式（6），计算Schur分解最大特征值的变化量E在M×M像素块A中所有像素上的分配量，即在空域中通过调整像素的值以实现变换域中Schur分解最大特征值的调整；具体原因是：因为根据公式（1）可表示为：(4)其中，，，i，j分别表示像素在含水印的像素块中所处的行号和列号；由公式（3）得，，即(5)2CN106991636A权利要求书2/2页则，(6)第七步：将分配量依次加到像素块A的所有像素上，这样在空域中完成对Schur分解最大特征值的修改并嵌入了水印，此时在空域中得到真正含水印的像素块；第八步：重复执行步骤第三步到第七步，直到所有的水印信息都被嵌入完成为止；最后，将含水印的红、绿、蓝分层图像重新组合并获得含水印图像；其水印提取过程描述如下：第一步：将含水印图像分成3个分层含水印图像，i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层，并将每一分层含水印图像进一步分成M×M的非重叠像素块；第二步：利用基于密钥Kbi（i=1,2,3）的伪随机序列在分层图像中选择像素块；第三步：选取一个像素块，根据公式（4）在空域中近似计算其Schur分解最大特征值；第四步：利用公式（7），提取像素块中所含有的水印；(7)其中，mod()是求余函数，T为量化步长；第五步：重复执行第三步、第四步，直到提取所有的水印信息，并将所提取的二进制水印信息每8位一组转换成十进制的像素值；第六步：执行基于密钥Kai（i=1,2,3）的逆Arnold变换并获得分层水印；第七步：组合分层水印形成最终的提取水印。3CN106991636A说明书1/6页一种融合Schur分解的空域彩色图像盲水印方法技术领域[0001]本发明属于多媒体大数据内容安全技术领域，涉及彩色图像作为数字水印的多媒体大数据快速版权保护。背景技术[0002]随着多媒体大数据的快速发展和人们版权保护意识的提高，一方面要求用于版权保护的技术能适应云计算快速、高效的需要；另一方面面临用于版权保护的标识由传统的伪随机序列、二值图像、灰度图像逐渐转向有意义的彩色图像；但是，目