[发明专利]一种基于第二代Bandelet变换的数字水印的生成及提取方法

说明书

本发明公开了一种基于第二代Bandelet变换的数字水印生成及提取方法，所述数字水印生成方法包括：对水印图像进行Arnold置乱，将置乱后水印图像重新排列得到水印向量；设置伪随机密钥key，生成两个不相关的伪随机序列s₀,s₁；对原始图像进行分块，然后对每个分块图像进行Bandelet变换，得到Bandelet系数，利用伪随机序列s₀,s₁和水印向量对分块图像的Bandelet系数进行更新；对更新Bandelet系数后的分块图像进行Bandelet逆变换，将图像变换回空域，再进行组合，得到嵌入水印的图像。本发明的方法利用Arnold变换对水印信息进行置乱，提高了水印的安全性；而且在嵌入水印时采用嵌入两个不相关伪随机序列的方法，提高了检测的准确率。

技术领域

本发明属于图像处理领域，具体涉及一种基于第二代Bandelet变换的数字水印生成及提取方法。

背景技术

多媒体数据在网上交易和传送过程中，数字信息极易被篡改、复制与散布；对数字作品的知识产权进行保护是一个重要问题，最初是通过加密来完成的，但这种方法主要存在两个问题：一、加密算法存在被破解的可能性，而且一旦被破解将没有办法证明产品的所有权。二，加密将影响数字产品的传播，限制了数字产品迅速发展的优势。

数字水印技术将具有确定性和保密性的信息直接嵌入到原始数据并作为原始数据的一部分而保留在其中，即使在解密之后仍可以跟踪数据的复制和传输，对媒体数据进行有效的保护。

图像水印技术的研究对于水印鲁棒性的要求比较高，一些算法采用伪随机噪声来构造水印并用相关性检验来检测被检测图像中是否含有水印。当被检测图像中所提取的待测序列与原始水印具有较强的相关性时，表示该被检测图像中含有水印，否则，不含有水印。如果要求所嵌入的信息是可读的或可视的，例如有意义的信息(文字、图像等)，具有更好的实用意义。

第二代Bandelet变换是一种基于边缘的图像表示方法，能自适应地跟踪图像的几何正则方向，利用图像几何正则性，实现最佳稀疏表示。

假定在几何方向上图像方程是规则的。对于几何正则图像，沿平行于边缘线方向，图像变化是正则的；垂直于边缘方向，图像变化剧烈。平行于边缘线的方向可用几何流来刻画。几何流定义在图像f的支撑区域上的向量场用以指示f区内的每一点(x₁,x₂)处的正则变化方向。Bandelet变换充分利用图像沿几何流的正则性，实现图像的最佳稀疏表示。

一般情况下，在边缘线附近，几何流平行于边缘线的切线方向。对于几何正则图像，在局部范围内几何流是平行的。

设图像f(x,y)的支撑区域为[0,1]²，[0,1]²中存在唯一连续边缘Γ，Γ的几何长度有限。假设Γ在x轴上的投影为区间[a,b]，而且Γ可表示成如下形式：

Γ＝{(x,γ(x)|a≤x≤b}

令Ω＝[0,1]²-Γ，C^α(Ω)表示α阶空间。如果f(x,y)∈C^α(Ω)，γ(x)∈C^α[a,b]，则称图像f(x,y)为α阶几何正则图像。f(x,y)除去一条分段光滑的边缘线外，在其它区域是光滑的，这是最简单的几何正则图像。考虑到自然图像的边缘都有一定的宽度，f(x,y)修正为：

其中Ω＝[0,1]²-Γ。h(x)是一个未知的紧支撑的核函数,称为模糊核。小波变换是小波函数与原图像的卷积，小波函数亦可视为模糊核。小波变换对原图像有平滑作用，使图像产生沿与几何流垂直方向的正则性，使得几何流的定位不需要严格准确，允许存在一定的偏差。鉴于精确定位图像边缘线的困难，正则性为快速定位几何流提供方便。