[发明专利]基于汉明码、特征值分解和图像矫正的彩色盲水印方法

说明书

本发明结合汉明编码理论和特征值分解，公开了一种基于汉明码、特征值分解和图像矫正的彩色盲水印方法。首先，本发明根据特征值分解的特点，得到像素块的全部特征值，并通过对特征值绝对值的和进行量化来完成数字水印的嵌入和盲提取；其次，本发明可根据含水印图像的几何属性，矫正多种几何攻击后的图像。本发明能将彩色图像数字水印嵌入到彩色宿主图像中，不但具有较好的水印隐蔽性和较高的安全性，而且具有较强的鲁棒性和较大的嵌入容量，适用于强鲁棒性的大容量彩色数字图像版权保护的场合。

技术领域

本发明属于网络空间安全领域，涉及彩色数字图像作为水印的版权保护。

背景技术

随着互联网技术的飞速发展，网络上的信息量迅速增长，而彩色数字图像作为大信息量的载体，也日益走进人们的生活，给人们带来了极大的便利，与此同时，网络上一些歪曲、篡改、剽窃等非法侵权行为也随之而来，另外，大信息量的载体图像受到噪声干扰的可能性增加，水印算法的鲁棒性面临着严峻的挑战，彩色数字图像的版权保护问题受到了人们的广泛关注；同时，图像几何处理对载体中所含水印的破坏使得盲检测水印的难度增加。因此，如何利用汉明编码理论和频域数字水印算法鲁棒性强的优点设计一种水印容量大、隐蔽性好、安全性高、鲁棒性强的彩色图像数字水印算法成为目前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汉明码、特征值分解和图像矫正的彩色盲水印方法，其特征在于通过4个过程来实现的，具体包括预处理过程、水印嵌入过程、图像矫正过程和水印提取过程：

过程1：预处理过程，其具体步骤描述如下：

Step 1：彩色宿主图像的预处理：对大小为M×M×3的三维彩色宿主图像H作降维处理，得到红、绿、蓝三个二维的分层宿主图像H_p，并将各层中的像素划分为m×m的非重叠像素块，p＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；

Step 2：彩色水印图像的预处理：对大小为N×N×3的三维彩色水印图像W作降维处理，得到红、绿、蓝三个二维的分层水印图像，随之对每层水印图像进行基于私钥K_p的仿射变换得到置乱后的分层水印图像W_p；然后，将各分层水印图像W_p中的每个十进制像素值转换为一个8位的二进制序列，并依次拼接为二进制水印序列wb_p；最后，将二进制水印序列wb_p的每4位编码为7位的汉明纠错码，并依次拼接为水印纠错码序列wh_p，p＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；

过程2：水印嵌入过程，其具体步骤描述如下：

Step 1：选择像素块：在上述预处理过程之后，利用选块矩阵SE从分层宿主图像H_p中选择大小为m×m的像素块evdblock，其中，选块矩阵SE由伪随机函数randperm(.)生成，p＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；

Step 2：对像素块进行特征值分解：利用公式(1)将像素块evdblock分解为酉矩阵U和对角矩阵G，其中，对角矩阵G中的主对角元素G(i，i)即为像素块evdblock第i个特征值；

[U，G]＝eig(evdblock) (1)

其中，eig(.)为特征值分解函数，i＝1，2，...，m，m为宿主图像像素块的大小；

Step 3：求特征值绝对值的和：利用公式(2)对像素块的所有特征值进行计算，得到特征值绝对值的和sumevd；

其中，abs(.)为取绝对值函数；

Step 4：嵌入水印位：依次从纠错码序列wh_p中取一位信息w，利用公式(3)修改特征值绝对值的和sumevd，得到修改后的特征值绝对值的和sumevd^*；