一种基于提升小波的数字水印嵌入及提取方法

摘要

本发明涉及一种基于提升小波的数字水印嵌入及提取方法，待嵌入水印的图像进行提升小波分解后，将二值水印按重要性系数关系嵌入图像中，并且在嵌入图像的同时增加一个记忆矩阵。在提取水印时，通过比较原图与嵌入水印的重构图像的矩阵每个坐标的大小并且联系记忆矩阵，能够很好的提取水印，可以同时满足鲁棒性与不可见性。对于加强数字水印以及有损压缩、局部剪裁和滤波攻击等具有非常强的鲁棒性。从水印可见性的角度，本方法也以一种更好可视效果出现。因此，本方法能够应对日常对图像操作所产生的影响，不但可以应用数字图像的保护，也可以推广至包含声音、视频在内的各种数字媒体保护，具有较好的现实意义。

主权项

一种基于提升小波的数字水印嵌入及提取方法，其特征在于，包括如下具体步骤：1)水印图像的构造：任意选择水印图像后，采用图像处理中的置乱技术对水印图像进行进一步的处理，通过对水印图像进行置乱处理，实现了对其进行加密，置乱后的水印图像用w(x,y)表示，水印大小为m×n，并将水印按列展开成行向量w(k)；2)数字水印的嵌入：得到构造好的水印图像后，按以下步骤将水印嵌入待保护的数字图像中，A：对宿主图像进行小波的s级提升分解，得到一个低频子带图LL_s，LL_s子带小波系数矩阵尺寸要大于嵌入水印的尺寸；B：确定一个阈值T，寻找满足的重要性系数，并用建立的矩阵k(x,y)来记录重要性系数的位置，如果是重要性系数，则在k(x,y)矩阵相应位置记录1，反之则为0；C：按照k(x,y)矩阵记录的重要性系数的位置，按列循环，依次嵌入水印信息w(k)，采用下述嵌入公式：并且当嵌入的二值水印信息w(k)为1时，将k(x,y)矩阵记录为2，产生一个记忆矩阵，式中，α为水印的嵌入强度；D：按照修改后的低频子带系数和其他高频子带系数，进行s级逆向提升小波变换，得到嵌入水印的重构图像；3)数字水印的提取：在数字图像中嵌入数字水印后，水印图像的提取步骤如下所示：a：对含水印的载体图像进行s级提升小波变换，得到低频子带系数矩阵与低频子带相对应，同样的方法形成组合高频子带系数矩阵J′_s(x,y)；b：根据k(x,y)记忆矩阵所记录的重要性系数的位置，按列循环根据下式进行处理：式中，w′(k)为提取的可能含有水印的向量；c：水印存在性判断，设定一个阈值T，计算归一化互相关系η：$\eta =\frac{\underset{k=1}{\overset{m\times n}{\Sigma }}w\left(k\right)\times w^{\prime }\left(k\right)}{\underset{k=1}{\overset{m\times n}{\Sigma }}{w}^2\left(k\right)}$式中，w(k)为原始的置乱后的水印向量，将η与设定的阈值进行比较，判断水印是否存在，若存在则进行步骤d，若不存在则停止水印的提取过程；d：将w′(k)按列的方式恢复成m×n的矩阵，根据水印图像构造中保留的密钥，进行反置乱，恢复水印图像。