[发明专利]基于DT-CWT和SVD变换的鲁棒彩色数字图像水印方法

权利要求书

1.一种基于DT-CWT和SVD变换的鲁棒彩色数字图像水印方法，设有水印嵌入者E、水印检测者D；水印嵌入者E和水印检测者D持有相同的密钥Key；其特征在于：

水印嵌入者E的具体操作流程如下：

步骤1：E欲生成嵌入大小为M×N×3的彩色图像I中的水印信号；利用密钥Key生成由1和-1组成的m位伪随机序列w＝[w₁,w₂,w₃,...,w_m]，m大小为M/2⁵，水印W由n行相同的w组成，W＝[w₁,w₂,w₃,...,w_n]，n大小为N/2⁵；

步骤2：将水印嵌入到图像I的U通道中，嵌入的具体步骤为：

步骤2.1：将RGB图像I变为YCbCr图像，计算公式如(2-1)：

步骤2.2：将大小为M×N的U通道做四级DT-CWT变换，提取第四级6个高通子带和第三级6个高通子带其中level为级数，值为3、4，生成感知信号:

公式(2-2)中，R为调制感知信号大小的系数，嵌入时值固定为8；(2-3)为低通滤波器；

步骤2.3：将和分别分块处理，第四级和分为大小为2×2的不重叠子块，第三级和分为大小为4×4的不重叠子块；

步骤2.4：在每个子块中做SVD分解，子块生成UU_level,l,k、US_level,l,k、UV_level,l,k矩阵，子块生成MU_level,l,k、MS_level,l,k、MV_level,l,k，其中k为块数；

步骤2.5：选择对角矩阵US_level,l,k中的第一个特征值嵌入水印，选择对角矩阵MS_level,l,k中的第一个特征值对水印进行调制，嵌入公式如(2-4):

其中，α为水印嵌入强度；W(k)为水印，k为块数，值为M/2⁵×N/2⁵；level为级数，值为3，4；l为6个高通子带编号；

步骤2.6：利用每个子块的UU_level,l,k、UV_level,l,k和嵌入水印后的对角矩阵US’_level,l,k作反SVD变换，生成嵌入水印后的

步骤2.7：将嵌入水印后的第四级和第三级高通子带替换原高通子带，进行反DT-CWT变换，生成嵌入水印后的Uw通道；

步骤3：将Y,Uw,V变回RGB通道，生成嵌入水印后的图像Iw；

步骤4：对嵌入水印后的图像Iw进行K种攻击；

步骤5：利用果蝇优化算法对嵌入强度因子进行优化，优化目标函数如(2-5):

其中，α_i为每轮中嵌入的强度因子；λ为调节PSNR值的系数；ω_j为不同指标的权重，1≤j≤3；W为根据密钥生成的水印，W^*为在不同攻击下从图像中提取的水印；K为攻击数量；

步骤6：利用步骤5中求得的最优嵌入因子α重新嵌入水印；

水印检测者D的操作流程为：

步骤1：将大小为M’×N’×3的RGB图像I’变为YCbCr图像；

步骤2：在U通道中进行水印提取，提取的具体步骤为：

步骤2.1：将大小为M’×N’的U通道做四级DT-CWT变换，提取第四级6个高通子带和第三级6个高通子带其中level为级数，值为3、4；

步骤2.2：将第四级分为大小为2×2的不重叠子块，将第三级分为大小为4×4的不重叠子块；

步骤2.3：在每个子块中做SVD分解，子块生成UU’_level,l,k、US’_level,l,k、UV’_level,l,k矩阵，选择对角矩阵US’_level,l,k中的第一个特征值提取水印，提取公式如(3-1)、(3-2)：

步骤3：水印检测者D根据提取的水印信息进行水印检测，检测的具体步骤为：

步骤3.1：利用与水印嵌入者共享的密钥Key，生成由1和-1组成的m位伪随机序列w＝[w₁,w₂,...,w_m]，m大小为M’/2⁵，水印W由n行相同的w组成，W＝[w₁,w₂,...,w_n]，n大小为N’/2⁵；

步骤3.2：为了提高在不同攻击下检测水印的准确性，动态的在不同级上检测水印；求得生成水印W和提取水印W’的NCC值，当NCC值大于设定的阈值，则图像含有水印；当NCC值小于设定的阈值，则图像不含水印。