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专利号: 2016105362915
申请人: 鲁东大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-10-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于矩阵Schur分解的数字水印方法,其特征在于通过具体的水印嵌入算法和水印提取算法来实现的,其水印嵌入算法的具体步骤描述如下:第一步:水印序列的生成:首先,将一幅大小为M×M的24位原始水印图像W通过降维处理分成三个二维色彩分量水印Wm,m=1,2,3分别表示红,绿,蓝色彩分量;其次,把每个色彩分量水印进行基于私钥KAm的Arnold变换置乱;然后,将置乱后的每个色彩分量水印中的像素依次转换为8位二进制序列并组合生成嵌入水印;

第二步:嵌入块的选择:将彩色宿主图像H也分成三个分量图像Hn,n=1,2,3分别表示红,绿,蓝三层,并将每个分量图像Hn进一步划分为4×4大小的非重叠的图像块;同时,用公式(1)所示的基于私钥KB的随机间隔算法随机选择嵌入块;

  (1)

其中,HT表示所有4×4非重叠的图像块数目,ST表示要选择嵌入块的数目, R、C分别表示所选块在宿主图像中的行号与列号,randinterval( )为随机间隔函数;

第三步:选取一个嵌入块Hi,j并按照公式(2)进行Schur分解获得其酉矩阵Ui,j和上三角矩阵Di,j,此处i,j分别表示该图像块所在的行号和列号,schur( )是矩阵Schur分解函数;

(2)

第四步:根据公式(3)确定上三角矩阵Di,j中的最大能量元素所在的列号c,其中find( )是查找函数,max( )是求最大值函数,abs( )是求绝对值函数;

(3)

第五步:依据确定的列号c定位到酉矩阵Ui,j中的第c列;

第六步:根据公式(4)、(5),修改酉矩阵Ui,j中的第二行第c列元素 和第三行第c列元素 以嵌入水印w,并得到含水印的酉矩阵 ;

  (4)

  (5)

其中,w是要嵌入的水印, 和 分别是 和 因嵌入水印而被修改后的结果,sign( ) 是求符号函数,T是水印嵌入强度, ;

第七步:利用公式(6)进行逆Schur变换,得到嵌入水印后的图像块 ;

  (6)

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的图像H*;

其水印提取算法的具体步骤描述如下:

第一步:将含水印图像H*分成三个含水印的分量图像 ,n=1,2,3分别表示红,绿,蓝三层,并将每一个含水印的分量图像 进一步分成4×4的非重叠图像块;

第二步:利用公式(1)所示的基于私钥KB的随机间隔算法选择含水印的图像块;

第三步:选取一个含水印的图像块 ,并按照公式(2)进行Schur分解获得其酉矩阵和上三角矩阵 ,此处i,j分别表示该图像块所在的行号和列号;

第四步:根据公式(3)确定上三角矩阵 中的最大能量元素所在的列号c;

第五步:依据确定的列号c,并定位到酉矩阵 中的第c列;

第六步:根据公式(7),利用酉矩阵 中的第二行第c列元素 和第三行第c列元素 ,提取水印信息 ;

  (7)

第七步:重复执行第三步至第六步,直到提取所有的水印信息,把这些提取的信息按照每8位一组进行分解,并转换为十进制的像素值,然后形成分量水印 ,m=1, 2, 3分别表示红,绿,蓝三层;

第八步:将每个分量水印进行基于私钥KAm的逆Arnold变换,并结合成最终提取的水印W*。