一種基于dwt-svd的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)字水印防偽技術，特別涉及一種基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法。
【背景技術】
[0002]加密全息數(shù)字水印無需原始載體圖像的參與，通過正確的密匙就可以提取出原始水印圖像。傅立葉變換加密全息數(shù)字水印技術通過雙隨機調(diào)制模板對原始數(shù)字水印信息進行調(diào)制，通過傅立葉變換全息技術生成傅立葉變換加密全息數(shù)字水印，該水印具有抗攻擊性，以及較強的抗低通濾波、噪聲、剪切等性能。
[0003]目前加密全息數(shù)字水印的嵌入和提取步驟為:
[0004](I)加密全息數(shù)字水印的生成:通過雙隨機相位調(diào)制加密技術、傅立葉變換全息技術，對原始水印圖像進行變換生成傅立葉變換加密全息數(shù)字水??；
[0005](2)嵌入:將生成的NxN的全息數(shù)字水印圖像乘以一定的嵌入系數(shù)K(0〈K〈1)，通過簡單的灰度相加的方法嵌入到載體圖像中；
[0006](3)提取:對獲取的NxN的含數(shù)字水印載體圖像進行傅立葉變換加密全息數(shù)字水印的反變換獲取原始水印信息，進而進行防偽認證。
[0007]傅立葉變換加密全息數(shù)字水印提取時需要相應的密鑰參與才能恢復出原始水印信息，增強了加密全息數(shù)字水印的安全性。但由于獲取的待檢測的含數(shù)字水印載體圖像可能會受到旋轉等幾何攻擊，從而導致水印信息不能被提取出來，無法進行防偽認證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法，能夠抵抗任意角度的旋轉攻擊，提高水印的魯棒性。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是:
[0010]一種基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法，包括如下步驟:
[0011]I)對原始水印圖像的處理
[0012]通過雙隨機調(diào)制加密方法、傅立葉變換全息數(shù)字水印的生成方法，對原始水印圖像進行變換生成傅立葉變換加密全息數(shù)字水印，再進行奇異值分解(SVD，Sigular valuedecomposit1n)得到奇異值矩陣；
[0013]2)對載體圖像的處理
[0014]對RGB彩色載體圖像進行通道分離，對得到的B分量進行二級小波分解(DWT)，對得到的低頻系數(shù)矩陣進行奇異值分解，得到奇異值矩陣；3)嵌入
[0015]將步驟I)生成的奇異值矩陣乘以設定的嵌入系數(shù)K(0〈K〈1)，通過灰度相加的方法嵌入到步驟2)生成的奇異值矩陣中，對生成的奇異值矩陣進行奇異值還原、二級小波逆變換，合并通道得到含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像；
[0016]4)提取
[0017]對含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像進行通道分離，對得到的B分量進行二級小波分解，對得到的低頻系數(shù)矩陣進行奇異值分解得到奇異值矩陣，減去步驟2)生成的奇異值矩陣，除以嵌入系數(shù)K (0〈K〈1)，進行傅立葉變換加密全息數(shù)字水印的反變換獲取原始水印信息。
[0018]傅立葉變換加密全息數(shù)字水印技術解密時需要密鑰的參與，具有較強的抗低通濾波、噪聲、剪切等性能，安全性較高。當獲取的含數(shù)字水印載體圖像受到旋轉等攻擊時，傅立葉變換加密全息數(shù)字水印技術不能進行原始數(shù)字水印的提取和防偽認證。基于DWT-SVD(Sigular value decomposit1n,奇異值分解)的變換域嵌入水印方法在旋轉攻擊時具有較強的魯棒性。
[0019]本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法，通過雙隨機相位調(diào)制加密技術和傅立葉變換全息技術對原始水印信息進行變換，提高數(shù)字水印的安全性，再在DWT-SVD變換域中嵌入傅立葉變換加密全息數(shù)字水印能夠保證水印的不可見性以及魯棒性。該方法能夠彌補了傅立葉變換加密全息數(shù)字水印技術不能抗旋轉攻擊的不足，能夠抵抗任意角度的旋轉幾何攻擊，在不改變傅立葉變換加密全息數(shù)字水印技術安全性的同時，提高了水印的魯棒性。
[0020]圖像的奇異值有很好的穩(wěn)定性，當圖像受到輕微擾動時，它的奇異值不會發(fā)生劇烈的改變；奇異值能夠表現(xiàn)出圖像的內(nèi)在代數(shù)特性而不是視覺特性，反映的是圖像矩陣元素之間的關系，而不是元素的特征信息。基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法將水印信息變換成奇異值嵌入載體圖像的奇異值矩陣中去，當載體圖像發(fā)生幾何變化時，能夠更多的保留嵌入的水印信息，提高了水印的魯棒性。同時傅立葉變換加密全息數(shù)字水印具有密鑰的唯一性以及不可見性，提高了水印的安全性。DffT-SVD變換域中嵌入傅立葉變換加密全息數(shù)字水印能夠保證水印的抗旋轉特性、不可見性和安全性的同時，提高了原有傅立葉變換加密全息數(shù)字水印抗幾何變換、抗噪聲干擾等的魯棒性。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0022]本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法在DWT-SVD變換域中嵌入傅立葉變換加密全息數(shù)字水印能夠保證水印的抗旋轉特性、不可見性和安全性的同時，提高了原有傅立葉變換加密全息數(shù)字水印抗幾何變換、抗噪聲干擾等的魯棒性。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入原理圖；
[0024]圖2為本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印提取原理圖；
[0025]圖3?圖5為本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入實施例圖；
[0026]圖6?圖8為本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印提取實施例圖。
[0027]圖9?圖10為本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印提取實施例圖。
【具體實施方式】
[0028]參見圖1?圖8，本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法如下:
[0029]I)對水印圖像的處理:
[0030]通過雙隨機調(diào)制加密方法、傅立葉變換全息數(shù)字水印的生成方法，對一副128x128像素的原始水印圖像(圖3)進行變換獲取加密全息數(shù)字水印圖像(圖4)，對加密全息數(shù)字水印圖像(圖4)進行奇異值分解SVD分解得到奇異值矩陣Sw ；
[0031]2)對載體圖像的處理:
[0032]對一副512x512像素的載體圖像(圖5)進行通道分離，對得到的B分量進行二級小波分解(DWT)，對得到的低頻系數(shù)矩陣D進行奇異值分解(SVD分解)，得到奇異值矩陣S ；
[0033]3)嵌入:
[0034]將奇異值矩陣Sw乘以設定的嵌入系數(shù)K，加上奇異值矩陣S得到矩陣S。，對矩陣S。進行SVD還原、二級小波逆變換，得到含有水印信息的B分量，合并通道得到含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像；
[0035]4)提取:對待檢測的含數(shù)字水印RGB彩色載體圖像(圖6)進行通道分離，對得到的B通道進行二級小波分解，對得到的低頻系數(shù)矩陣C進行SVD分解得到奇異值矩陣W，減去原低頻系數(shù)矩陣D的奇異值矩陣S，除以嵌入系數(shù)K得到全息加密圖像(圖7)，進行傅立葉變換加密全息數(shù)字水印的反變換獲取原始水印信息(圖8)。
[0036]參見圖1?圖6、圖9、圖10，本發(fā)明基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法如下:
[0037]I)對水印圖像的處理:
[0038]對一副128x128像素的原始水印圖像(圖3)進行變換獲取加密全息數(shù)字水印圖像(圖4)，對加密全息數(shù)字水印圖像(圖4)進行SVD分解得到奇異值矩陣Sw ；
[0039]2)對載體圖像的處理:
[0040]對一副512x512像素的載體圖像(圖5)進行通道分離，對得到的B分量進行二級小波分解，對得到的低頻系數(shù)矩陣D進行SVD分解，得到奇異值矩陣S ；
[0041]3)嵌入:將奇異值矩陣Sw乘以設定的嵌入系數(shù)K，加上奇異值矩陣S得到矩陣S。，對矩陣S。進行SVD還原、二級小波逆變換，得到含有水印信息的B分量，合并通道得到含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像；
[0042]4)旋轉:將含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像進行旋轉45°，得到待檢測的旋轉45°的含數(shù)字水印RGB彩色載體圖像(圖9)；
[0043]5)提取:對待檢測的旋轉45°的含數(shù)字水印RGB彩色載體圖像(圖9)進行通道分離，對得到的B通道進行二級小波分解，對得到的低頻系數(shù)矩陣C進行SVD分解得到奇異值矩陣W，減去原低頻系數(shù)矩陣D的奇異值矩陣S，除以嵌入系數(shù)K，進行傅立葉變換加密全息數(shù)字水印的反變換獲取原始水印信息(圖10 )。
[0044]基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印將水印信息嵌入到DWT-SVD變換域中，DffT-SVD變換域具有旋轉不變的性質(zhì)。即使待檢測的含數(shù)字水印載體圖像受到了旋轉攻擊，仍舊能夠從載體圖像的DWT-SVD變換域中提取出水印，進行防偽認證。
[0045]綜上所述，本發(fā)明通過雙隨機相位調(diào)制加密技術和傅立葉變換全息技術對原始水印信息進行變換，提高數(shù)字水印的安全性，再在DWT-SVD變換域中嵌入傅立葉變換加密全息數(shù)字水印能夠保證水印的不可見性以及魯棒性。本發(fā)明方法彌補了傅立葉變換加密全息數(shù)字水印技術不能抗旋轉攻擊的不足，能夠抵抗任意角度的旋轉幾何攻擊，在不改變傅立葉變換加密全息數(shù)字水印技術安全性的同時，提高了水印的魯棒性。
【主權項】
1.一種基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法，包括如下步驟: 1)對原始水印圖像的處理 通過雙隨機調(diào)制加密方法、傅立葉變換全息數(shù)字水印的生成方法，對原始水印圖像進行變換生成傅立葉變換加密全息數(shù)字水印，再進行奇異值分解得到奇異值矩陣； 2)對載體圖像的處理 對RGB彩色載體圖像進行通道分離，對得到的B分量進行二級小波分解，對得到的低頻系數(shù)矩陣進行奇異值分解，得到奇異值矩陣； 3)嵌入 將步驟I)生成的奇異值矩陣乘以設定的嵌入系數(shù)K(0〈K〈1)，通過灰度相加的方法嵌入到步驟2)生成的奇異值矩陣中，對生成的奇異值矩陣進行奇異值還原、二級小波逆變換、合并通道得到含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像； 4)提取 對含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像進行通道分離，對得到的B分量進行二級小波分解，對得到的低頻系數(shù)矩陣進行奇異值分解得到奇異值矩陣，減去步驟2)生成的奇異值矩陣，除以嵌入系數(shù)Κ(0〈Κ〈1)，進行傅立葉變換加密全息數(shù)字水印的反變換獲取原始水印信肩、O
【專利摘要】一種基于DWT-SVD的強魯棒性全息水印嵌入和提取方法，包括如下步驟：1）對原始水印圖像進行變換生成傅立葉變換加密全息數(shù)字水印，再進行奇異值分解得到奇異值矩陣；2）對RGB彩色載體圖像進行通道分離，對B分量進行二級小波分解，對低頻系數(shù)矩陣進行奇異值分解，得到奇異值矩陣；3）嵌入，將步驟1）生成的奇異值矩陣乘以嵌入系數(shù)K，通過灰度相加的方法嵌入到步驟2）生成的奇異值矩陣中，對生成的奇異值矩陣進行還原、小波逆變換，合并通道得到含有數(shù)字水印的RGB彩色載體圖像；4）提取，對含有數(shù)字水印彩色載體圖像進行通道分離，二級小波分解，奇異值分解得到奇異值矩陣，減去步驟2）生成的奇異值矩陣，除以嵌入系數(shù)K，進行反變換獲取原始水印信息。
【IPC分類】G06T1-00
【公開號】CN104680470
【申請?zhí)枴緾N201310611886
【發(fā)明人】萬其衛(wèi), 范冬梅, 徐紅波, 張雷洪, 唐波, 孫劉杰
【申請人】上海寶鋼包裝股份有限公司, 上海理工大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2013年11月26日