[发明专利]水印图像的嵌入方法

说明书

本申请是分案申请，原申请的申请号：201110139206.9，申请日：2011-5-26，发明创造名称：水印图像的嵌入和提取方法。 

技术领域

本发明涉及图像处理的技术领域，具体是一种水印图像的嵌入方法。 

背景技术

随着数字多媒体技术以及因特网技术的飞速发展，多媒体产品的安全问题成为目前一个相当重要而又富有挑战性的研究课题。数字水印技术是实现数字产品版权保护的一种潜在的有效方法，目前已成为信息安全领域的一个研究热点，也是信息隐藏研究领域的一种重要分支，数字水印正是在这样的背景下应运而生，并成为目前学术界研究的一个前沿热门方向。 

鉴于目前大多数商标或版权标志都是以灰度图像或彩色图像表示的，因此如何嵌入灰度水印图像的研究具有很重要的实用价值，也更有意义，更加符合实际需求。由于信息隐藏容量的限制，采用灰度图像作为图像水印进行嵌入不但嵌入难度高，而且难于实现盲提取，在提高嵌入水印的鲁棒性的同时，也降低了其不可感知性，所以这方面的研究还不是很多。 

透明性与稳健性是数字水印技术两个基本特性。一般嵌入含水印的图像若透明性比较好（即PSNR比较大）则稳健性比较差（检测的相关系数NC比较小），它们是相互矛盾的，透明性与鲁棒性都与水印的嵌入位置和嵌入强度息息相关。本发明就是为解决这一技术难题，结合图像能量分析在合适的位置嵌入尽可能强的水印信息，即在同一嵌入强度下提高峰值信噪比的同时又要提高检测相关系数NC。 

根据数字水印的作用可以将数字水印分为鲁棒水印、脆弱水印和半脆弱水印。 

（1）鲁棒水印的主要目的在于保护数字作品的版权，它要求嵌入后的水印能够经受各种常用的信号处理操作，包括无意的或恶意的处理，如有损压缩、滤波、平滑、裁减、几何变形等等。鲁棒水印在经过各种处理后，只要宿主图像没有被破坏到不可使用的程度。都应能够检测出来。因此该类水印的稳健性要求较高。 

（2）脆弱水印主要用于保护数字作品的完整性，鉴别数字作品的真伪。 

（3）半脆弱水印要求能够抵抗一定程度的有益的信号处理操作，如JPEG压缩等，该水印比脆弱水印稍鲁棒些。 

  

发明内容

本发明第一要解决的技术问题是提供一种灰度水印图像的嵌入方法。 

本发明其次要解决的技术问题是解决水印算法中透明性与鲁棒性相矛盾问题。 

为解决上述技术问题，本发明提供水印图像的嵌入方法，包括如下步骤： 

（1）水印图像的预处理：将水印图像进行混沌序列置乱，并将该水印图像变形成1行n列的图像序列，即n个图像信息；

（2）嵌入位置的选择：将原始载体图像由矩阵为 分割成相应个数的互不覆盖的8×8图像块（即长宽都为8个像素的矩形图像块），对各8×8图像块进行DCT（离散余弦变换）变换，根据8×8模板（即长宽都为8个像素的矩形图像模板）取出各8×8图像块中对应的低频与高频数据，并将所述低频与高频数据分别组成3×3的矩阵A和6×6的矩阵 B，对矩阵A、B进行奇异值分解并求其矩阵范数，求解各8×8图像块的能量比g,能量比，其中：为所述矩阵B的首个奇异值，为所述矩阵A的首个奇异值；找出与能量比为前n个最大值相对应的8×8图像块；

（3）水印嵌入的数据选择：水印信息即所述n个图像信息，依次一一对应地选择在按所述能量比g从大到小排列的n个8×8图像块的所述矩阵A的奇异值分解的首个值中自适应地嵌入，嵌入强度随图像块的能量比自动调节；

（4）对嵌入水印信息的各8×8图像块进行DCT逆变换，得到含水印信息的图像。

在进行上述步骤（3）的水印嵌入的数据选择时：逐一对n个8×8图像的矩阵A进行奇异值分解的方法为： ，式中，，，U和V都是正交矩阵，S为对角阵；取出S对角矩阵首个奇异值并嵌入水印 ，嵌入公式  ， ；嵌入强度K随块能量比g自动调节，以实现所述自适应地嵌入，其公式为 ，，式中为基本因子， 其取值条件需保证嵌入含水印信息的图像峰值信噪比（PSNR）大于36db； m为原始图像分割成所述8×8图像块的总块数；将新奇异值代入，求出含水印信息的低频数据，并将数据送回相应的8×8图像块中的对应位置。 

  

本发明还提供了一种水印图像的嵌入和提取方法，其中，所述水印图像的嵌入方法包括如下步骤：

（1）水印图像的预处理：将水印图像进行混沌序列置乱，并将该水印图像变形成1行n列的图像序列，即n个图像信息；