非下采样轮廓波变换的鲁棒数字水印算法.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CN111986067A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010761640.X(22)申请日2020.07.31(71)申请人重庆邮电大学地址400065重庆市南岸区崇文路2号(72)发明人张天骐周琳张晓艳张刚胡延平(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图2页(54)发明名称非下采样轮廓波变换的鲁棒数字水印算法(57)摘要本发明旨在解决数字水印技术中伪Zernike矩抗剪切、缩放攻击鲁棒性不强的问题，属于图像与信号处理领域。利用非下采样轮廓波变换对载体图像进行三层分解提取其低频分量，通过一维离散小波变换对低频分量进行稀疏化以获取稀疏基，构造稀疏基的测量矩阵，并对其进行压缩感知处理得到新的低频分量，然后计算其Zernike矩，通过抖动量化调制正则化伪Zernike矩幅值的方式将水印信息嵌入。最后利用正则化正交匹配追踪算法进行图像压缩感知的重构。本方法在保证水印不可见性的前提下，不仅能够有效抵抗诸如滤波、噪声、压缩等常规攻击，而且对缩放、剪切、旋转等几何攻击都有相对较强的鲁棒性，该方法为后续解决水印抗几何攻击鲁棒性问题研究具有重要的参考意义。CN111986067ACN111986067A权利要求书1/1页1.一种非下采样轮廓波变换的鲁棒数字水印算法，其步骤在于：首先利用非下采样轮廓波变换对载体图像进行三层分解提取其低频分量，通过一维离散小波变换对低频分量进行稀疏化以获取稀疏基，构造稀疏基的测量矩阵，并对其进行压缩感知处理得到新的低频分量，然后计算其Zernike矩，通过抖动量化调制正则化伪Zernike矩幅值的方式将水印信息嵌入。最后利用正则化正交匹配追踪算法进行图像压缩感知的重构。水印提取时不需要借助原始图像的信息，因此该算法属于水印的盲提取算法。2.根据权利要求1所述的算法，其步骤在于:在进行图像的压缩感知处理之前，需要对低频图像ILL进行稀疏化处理，本文利用离散小波变换提取细节系数向量ILLcD即获取稀疏基，对稀疏表示后的ILLcD进行压缩感知求得测量向量yc，在进行小波逆变换时，需要对yc升维，即：将yc的行数扩大至测量矩阵的列数。3.根据权利要求1或2所述的算法，其步骤在于：利用非下采样轮廓波变换可以保持原始图像低频分量的大小不变，然后再进行压缩感知通过低维信息最大限度的将低频分量的高维度信息还原出来，利用ROMP进行压缩感知重构，相当于对原始图像进行编译码处理，增加了水印嵌入的安全性和可靠性，再结合正则化Zernike矩理论，能够抵挡任意旋转角度和任意缩放尺度的攻击，使得水印的抗几何攻击鲁棒性大大提高。2CN111986067A说明书1/8页非下采样轮廓波变换的鲁棒数字水印算法技术领域[0001]本发明涉及图像与信号处理的信息隐藏技术的一个分支图像水印，具体为基于非下采样轮廓波变换(NonsubsampledContourletTransform,NSCT)的压缩感知(CompressedSensing,CS)结合伪Zernike矩的鲁棒数字水印算法。背景技术[0002]21世纪以来，通信信息技术及互联网应用广泛传播，随之而来的数字化产品被复制盗用伪造的问题亟待解决，数字化信息的保护显得尤为重要，因此数字水印技术应运而生。目前，数字水印技术已经得到很好的发展，一般简单攻击由于没有破坏水印检测的同步性都能够有效抵抗，但是旋转、缩放、剪切等攻击伴随有几何失真带来的同步错误，大部分数字水印难以抵抗，因此，如何设计一种能够有效抵抗旋转、缩放、剪切等几何攻击的方案是目前水印技术需要研究的重点话题之一。[0003]目前提出的抗几何水印水印方案大致可分为四种:雅克比-傅里叶矩，ShiftedLegendre矩，Chebichef矩，Jordan变换，Zernike矩等几何不变域方案较为常见，但由于此类方法容易受到插值运算以及嵌入容量的影响，因而只能抵抗简单以及常规的几何攻击，对于剪切等复杂性攻击的抵抗力显得相对弱势。[0004]基于哈里斯(Harris),尺度不变特征变换(scaleinvariancefeaturetransform,SIFT),快速鲁棒局部特征检测(speededuprobustfeatures,SURF)等特征点提取的水印方案近年来也取得很大的进展，此类方法由于提取了图像重要特征信息因而在检测时水印不易受到同步误差带来的影响。文献(Yi-XinZ,Zheng-NingT.ThewatermarkingalgorithmrobusttogeometryattacksbasedonSURFandRDWT[J].electronicdesignengineering,201