[发明专利]一种基于稀疏表示的彩色图案水印嵌入和提取方法

说明书

本发明公开了一种基于稀疏表示的彩色图案水印嵌入和提取方法，包括以下步骤，嵌入包括：A1、对原色图像执行4×4非重叠块操作；B1、生成R通道的分解路径和稀疏系数矩阵；C1、得到G通道和B通道的稀疏系数矩阵；D1、将二值水印图像转换成水印信息序列，然后嵌入到G通道和B通道稀疏系数矩阵的非零元素中；E1、使用冗余字典对系数矩阵进行稀疏重构，得到带水印的彩色图像；提取包括：A2、通过4×4非重叠块得到R、G和B三个通道的样本集；B2、利用R通道的分解路径和冗余字典对另外两个通道的样本集进行稀疏分解；C2、根据水印信息的嵌入顺序提取水印信息。本发明能够解决现有技术的不足，对乘性噪声和维纳滤波攻击具有较强的鲁棒性。

技术领域

本发明属于数字水印技术领域，具体是一种基于稀疏表示的彩色图案水印嵌入和提取方法。

背景技术

随着计算机网络和数字媒体技术的飞速发展和日益普及，它们在图像、音频、视频、文本等数字多媒体信息提取中的应用越来越广泛。然而，多媒体信息的安全性和版权保护问题也日渐突出。数字水印技术为解决这些问题提供了一种有效的方法，引起了众多学者的关注。

近年，数字水印技术在灰度宿主图像中的应用得到了广泛而深入的研究，并取得了许多成果。一般来说，通常用以下四个关键因子来确定水印方案的质量：1)鲁棒性：嵌入水印的图像对图像的滤波、碰撞攻击等修改具有鲁棒性。2)不可感知性：水印不应影响或破坏宿主图像的质量。3)容量：可以在水印中嵌入足够的信息。4)盲水印：它能够在不知道原始图像信息的情况下从水印图像中提取水印。

但是目前的彩色图像水印算法大多是基于图像频域的，在水印的透明性和鲁棒性方面存在一些缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于稀疏表示的彩色图案水印嵌入和提取方法，能够解决现有技术的不足，对乘性噪声和维纳滤波攻击具有较强的鲁棒性，能够满足水印不可见性的要求，并能正确识别提取的水印信息。

本发明的内容包括以下步骤，

嵌入包括以下步骤：

A1、分别对原色图像Y的R、G和B通道的图像Y_R、Y_G、Y_B执行4×4非重叠块操作；

B1、使用冗余字典从图像中分解出样本集L_R，然后生成分解路径和R通道稀疏系数矩阵其中X_R表示原子集，c_rk是对应的稀疏系数；

C1、使用分解路径X得到G通道和B通道的稀疏系数矩阵和图像Y表示为，

D1、将二值水印图像转换成水印信息序列W＝(w₁，w₂，...，w_k，...，w_m)，将水印信息X嵌入到系数矩阵C_G和C_B各列的非零元素中，

C′_GB＝k×W+C_GB

其中，k是水印嵌入强度的因子，C_GB是由C_G和C_B矩阵中每列的最后一个非零元素值构成的矩阵；

E1、使用冗余字典对系数矩阵C′_GB进行稀疏重构，得到Y′_G和Y′_B图像，带水印的彩色图像表示为，

Y′＝Y_R+Y′_G+Y′_B；

提取包括以下步骤：