一种基于QR分解与补偿的双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(10)申请公布号CNCN103617591103617591A(43)申请公布日2014.03.05(21)申请号201310682411.9(22)申请日2013.12.16(71)申请人鲁东大学地址264025山东省烟台市芝罘区世学路184号鲁东大学(72)发明人苏庆堂赵云峰贾韶丽(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称一种基于QR分解与补偿的双彩色图像盲水印方法(57)摘要本发明公开了一种基于QR分解与补偿的双彩色图像盲水印方法，旨在改变当前数字水印多为二值或灰度图像的现状，满足彩色数字图像作为数字水印的需要。其技术要点是，将彩色图像水印嵌入到QR分解所得的正交矩阵Q，并利用其上三角矩阵R来补偿因嵌入水印而产生的视觉扭曲；同时，提取水印时不要原始水印或原始宿主图像的帮助，达到了盲检测的目的。该方法简单快捷，具有较高的水印不可见性、强鲁棒性和大容量性，本发明适用于彩色数字图像作为数字水印的版权保护。CN103617591ACN1036759ACN103617591A权利要求书1/2页1.一种基于QR分解与补偿的双彩色图像盲水印方法，其特征在于：是通过特定的水印嵌入过程和提取过程实现的，其水印嵌入的具体过程描述如下：第一步：彩色水印图像的预处理：通过降维处理将一幅大小为N×N的24位原始彩色水印图像W分成R、G、B三个水印分量，并且将每一个水印分量进行基于密钥Ka的Arnold置乱变换；然后，将每一个像素转换成8bits的二值信息，最后组合形成长度为LW的水印序列W；第二步：彩色宿主图像的块处理：在RGB色彩空间，将宿主图像H分为R、G、B三层图像，并将每一层图像划分为非重叠的4×4的像素块；第三步：利用基于密钥Kh的MD5函数伪随机选择LW个像素块作为水印的嵌入位置，此处LW表示水印的总长度；第四步：选取一个像素块按照公式（1）进行QR分解获得正交矩阵和上三角矩阵,此处i,j分别表示该像素块所在的行号和列号；(1)第五步：根据公式（2）、（3），将矩阵第一列第二个元素和第一列第三个元素分别修改为、来嵌入水印，得到嵌入水印后的正交矩阵；(2)(3)此处，；第六步：利用公式（4）求出嵌入水印后的矩阵；(4)第七步：利用R矩阵来补偿因Q的修改所造成的视觉扭曲；令，，则根据公式(5)、（6）、（7）、(8)分别求出矩阵R中第一行的四个元素，，，的修改量分别为；(5)(6)(7)2CN103617591A权利要求书2/2页(8)利用公式(9)、（10）、（11）、(12)求出补偿后矩阵第一行的四个元素；(9)(10)(11)(12)第八步：利用公式(13)进行逆QR变换，得到补偿的含水印的图像块；(13)第九步：根据公式（14）选取最终含水印的图像块；(14)第十步：重复执行第四步到第九步，直到所有的水印信息被嵌入到宿主图像中；第十一步：重新组合含水印的R、G、B三层图像，得到含水印的最终图像H’；本发明所述水印提取的具体过程如下：第一步：将含水印的图像H’分为R、G、B三个分层图像，并将每一层图像分成非重叠的4×4的像素块；第二步：利用基于密钥Kh的MD5函数伪随机选择出LW个含有水印的像素块；第三步：将含有水印的像素块进行QR分解，得到其正交矩阵，此处i,j分别表示该像素块所在的行号和列号；第四步：根据公式(15)，利用中第一列的第二个元素和第三个元素来提取二值水印信息；(15)第五步：重复执行第三步、第四步，直到提取所有的水印信息，并将所提取的二值水印信息每八位一组转换成十进制的像素值；第六步：执行基于密钥Ka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W’。3CN103617591A说明书1/6页一种基于QR分解与补偿的双彩色图像盲水印方法技术领域[0001]本发明属于信息安全技术领域，涉及大容量彩色数字图像作为数字水印的版权保护。背景技术[0002]如今的多数图像数字水印方法是将二值或灰度图像作为数字水印，而将彩色数字图像作为数字水印的比较少，其主要原因是将彩色数字图像作为水印时，其含有的信息量是相同尺寸灰度图像的3倍，是二值图像的24倍，因此增加了水印嵌入的难度；同时，现有的将二值图像嵌入灰度图像的数字水印方法并不能很好地满足以彩色数字图像为主的版权保护，因此如何将彩色数字图像作为数字水印成为亟待解决的问题之一。[0003]目前，在数字水印领域大部分研究者关注的是盲水印方法而不是非盲水印方法，这是由于非盲水印需要借助于原始宿主图像或原始水印图像的帮助才能进行水印的检测或提取，而该方法在日常检测中有些繁琐，因此，在近几年的数