[发明专利]一种基于自适应分块和压缩感知的数字水印方法

说明书

本发明涉及一种基于自适应分块和压缩感知的数字水印方法，包括水印嵌入和提取。具体的，以载体图像相邻像素间的灰度差值表征载体图像内容间的相关度，并以此作为自适应块分割的依据，筛选出经过两次分块且相邻像素灰度差的平均值不小于分块阈值的区域块，对其进行压缩感知，选择高频感知系数进行奇异值分解；同时对数字水印图像进行奇异值分解，用数字水印图像的奇异值矩阵代替载体图像区域块中的奇异值矩阵，通过图像重构得到嵌入水印的载体图像。本发明充分利用载体图像的内容信息和纹理结构选取符合条件的区域块进行数字水印的嵌入与提取，提高数字水印的不可见性，提升数字水印的防提取、抗攻击的能力。

技术领域

本发明涉及一种数字水印方法，具体是指一种基于自适应分块和压缩感知的数字水印方法，属于数字水印保护的技术领域。

背景技术

随着互联网技术的发展，大量的数字作品被获取复制，其信息的安全性及版权保护问题也随之凸显了出来。数字水印技术能在不影响原载体图像使用价值的前提下，通过将数字标识信息嵌入在数字图像中，实现对版权信息的加密和保护。

现有技术中，数字水印算法主要分为空间域算法和变换域算法两大类。由于变换域算法的鲁棒性比空间域算法要更好，而且可嵌入的水印信息容量较大，因此成为现阶段数字水印技术研究的热点。但是，变换域算法在水印的抗攻击能力和防提取能力这两方面仍然不太理想，因此大大限制了数字水印技术在其他领域的应用。

为了提高水印的抗攻击能力，近几年新兴的压缩感知(CS，Compressed Sensing)技术被用于数字水印领域。压缩感知可以对信号同时进行压缩、采样和加密，具有不完备测量和高精确重构的特性，被越来越多的应用在数字水印领域。

另外，传统的针对分块思想的水印技术，都是把载体图像平均分块，因此未能有效利用载体图像本身的图像信息所具有的特性(包括纹理结构、边缘特征)，只是按照自定义的大小进行平均划分嵌入水印块的大小，并未对块与块之间的差异进行区分。

基于上述，本发明提出了一种基于自适应分块和压缩感知的数字水印方法，不仅提高水印的不可见性，而且提升了水印的防提取和抗攻击能力，有效解决现有技术中存在的缺点和限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于自适应分块和压缩感知的数字水印方法，充分利用载体图像的内容信息和纹理结构选取符合条件的区域块进行数字水印的嵌入与提取，提高数字水印的不可见性，提升数字水印的防提取、抗攻击的能力。

为了达到上述目的，本发明提出一种基于自适应分块和压缩感知的数字水印嵌入方法，包含以下步骤：

S1、对载体图像进行自适应分块；具体为：

S11、计算载体图像的相邻像素灰度差的平均值T，并作为载体图像的分块阈值；

S12、将载体图像作为初始区域块，划分成4个相等大小的不重叠区域块；

S13、计算每一区域块的相邻像素灰度差的平均值D；

S14、将每一区域块的相邻像素灰度差的平均值D分别与分块阈值T进行比较；

若D＜T，说明当前区域块为平滑块，该区域块结束分块；

若D≥T，说明当前区域块的图像内容包含较多信息，将该区域块再次划分成4个相等大小的不重叠区域块，并返回执行S13；

S2、将数字水印嵌入载体图像中，具体为：

筛选出经过两次分块且其相邻像素灰度差的平均值大于分块阈值的区域块，对其进行压缩感知，选择高频感知系数进行奇异值分解；

同时对数字水印图像也进行奇异值分解，用数字水印图像的奇异值矩阵代替载体图像区域块中的奇异值矩阵，通过图像重构得到嵌入水印的载体图像。