[发明专利]基于Hessenberg分解的双彩色图像盲水印方法

说明书

技术领域

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

随着Internet和多媒体技术的快速发展，数字作品的非法拷贝、恶意篡改版权保护等已越来越成为一个迫切解决的严重问题，目前的数字水印版权保护技术存在两个突出的问题：一是用于版权保护的标识多为伪随机序列、二值图像、灰度图像；二是现有的彩色图像数字水印方法多为非盲水印技术；这主要是因为二值或灰度图像较彩色图像便于处理，而嵌入较多信息量的彩色图像数字水印时，水印编码、嵌入和提取将存在较大的难度，降低了水印不可见性和鲁棒性。因此，如何设计一种高不可见性、强鲁棒性的彩色图像数字水印算法成为亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Hessenberg分解的彩色图像盲水印方法，包含水印嵌入过程和提取过程，其水印嵌入的具体过程描述如下：

第一步：将原始彩色图像水印图像W通过降维处理，分成三个二维水印分量R，G，B；然后，将每个二维水印分量进行基于私钥KA_i (i=1，2，3)的Arnold变换以提高水印的安全性；随后，把每个像素值转换为8位二进制数，并将所有的8位二进制数组合成二值序列W_i，i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第二步：将宿主图像H也分成R，G和B三个分量图像H_j，j=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层，并将每个分量图像H_j进一步划分为4×4大小的非重叠的像素块；同时，用基于私钥为KB_i (i=1, 2, 3)的MD5哈希伪随机置换算法随机选择嵌入块；

第三步：选取一个嵌入块H_i,j并按照公式（1）进行Hessenberg分解获得其正交矩阵Q_i,j和Hessenberg矩阵h_i,j，此处i,j分别表示该像素块所在的行号和列号；

(1)

第四步：查找Hessenberg矩阵h_i,j中的最大能量元素h_max，然后按照公式（2）将h_max修改为以嵌入水印w；

(2)

其中，mod(.)是取余操作函数，T是水印嵌入强度；

第五步：利用公式（3）求出嵌入水印后的像素块；

(3)

第六步：重复执行步骤第三步到第五步，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^*；

本发明所述水印提取的具体过程如下：

第一步：将含水印图像H^*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4×4的非重叠像素块；

第二步：利用基于私钥为KB_i (i=1, 2, 3)的MD5哈希伪随机置换算法选取含水印的图像块；

第三步：将含有水印的像素块按照公式（4）进行Hessenberg分解，得其Hessenberg矩阵，此处i, j分别表示该像素块所在的行号和列号；

(4)

第四步：查找Hessenberg矩阵的最大能量元素，然后利用公式（5）提取水印信息w^*；

(5)