[发明专利]基于Hessenberg分解的双彩色图像盲水印方法

摘要

本发明公开了一种彩色图像盲水印方法，利用Hessenberg矩阵分解将彩色数字图像作为数字水印嵌入到彩色宿主图像中，所嵌入的彩色图像水印具有较好的不可见性，满足了基于彩色图像标识的版权保护需要。本发明将4×4像素块进行Hessenberg分解，通过系数量化技术将加密的彩色图像数字水印信息嵌入到Hessenberg矩阵的最大系数中，提取水印时不需要原始宿主图像或原始水印图像的参与，达到盲检测目的。本发明具有较好的水印算法性能，适用于彩色数字图像作为数字水印的版权保护。

主权项

一种基于Hessenberg分解的彩色图像盲水印方法，包含水印嵌入过程和提取过程，其水印嵌入的具体过程描述如下：第一步：将原始彩色图像水印图像W通过降维处理，分成三个二维水印分量R，G，B；然后，将每个二维水印分量进行基于私钥KAi (i=1，2，3)的Arnold变换以提高水印的安全性；随后，把每个像素值转换为8位二进制数，并将所有的8位二进制数组合成二值序列Wi，i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；第二步：将宿主图像H也分成R，G和B三个分量图像Hj，j=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层，并将每个分量图像Hj进一步划分为4×4大小的非重叠的像素块；同时，用基于私钥为KBi (i=1, 2, 3)的MD5哈希伪随机置换算法随机选择嵌入块；第三步：选取一个嵌入块Hi,j并按照公式（1）进行Hessenberg分解获得其正交矩阵Qi,j和Hessenberg矩阵hi,j，此处i,j分别表示该像素块所在的行号和列号；(1)第四步：查找Hessenberg矩阵hi,j中的最大能量元素hmax，然后按照公式（2）将hmax修改为以嵌入水印w；(2)其中，mod(.)是取余操作函数，T是水印嵌入强度；第五步：利用公式（3）求出嵌入水印后的像素块；(3)第六步：重复执行步骤第三步到第五步，直到所有的水印信息都被嵌入完成为止；最后，将含水印的红、绿、蓝分层图像重新组合并获得含水印的图像H*；本发明所述水印提取的具体过程如下：第一步：将含水印图像H*分成3个分层含水印图像，i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层，并将每一分层含水印图像进一步分成4×4的非重叠像素块；第二步：利用基于私钥为KBi (i=1, 2, 3)的MD5哈希伪随机置换算法选取含水印的图像块；第三步：将含有水印的像素块按照公式（4）进行Hessenberg分解，得其Hessenberg矩阵，此处i, j分别表示该像素块所在的行号和列号；                                                        (4)第四步：查找Hessenberg矩阵的最大能量元素，然后利用公式（5）提取水印信息w*；(5)第五步：重复执行第三步、第四步，直到提取所有的水印信息，把这些提取的信息w*按照每8位一组进行分解，并转换为十进制的像素值，然后形成分量水印(j=1, 2, 3)；第六步：将每个分量水印进行基于私钥KAi (i=1, 2, 3)的逆Arnold变换，并结合成最终提取的水印W*。