基于相移干涉术和奇异值分解的数字水印嵌入和检测方法

摘要

本发明公开了一种基于相移干涉术和奇异值分解的数字水印嵌入和检测方法，包括水印嵌入和水印检测两个过程，嵌入方法包括菲涅耳域的双随机相位编码和相移干涉术实现水印信息的加密，加密后水印图像嵌入宿主图像的奇异值变换域；提取方法包括：从待检含水印图像的奇异值矩阵中提取加密后的信息，经过菲涅尔域的双随机相位解码和相移干涉术进行解密得到灰度水印图像。本发明与以往数字水印方法相比，其不可见性和鲁棒性均有显著的提高；抵抗剪切攻击的能力大大提高；可以抵抗一系列图像处理方式，具有较强的鲁棒性；具有很好的安全性。

主权项

一种基于相移干涉术和奇异值分解的数字水印嵌入和检测方法，包括水印嵌入和水印检测两个过程，其特征在于是：（1）水印的嵌入过程：A．将数字水印图像O所在的平面称为输入平面，紧贴输入平面的后面放置第一个随机相位板G1，将波长为λ的单色平面波垂直照射到输入平面上，计算数字水印图像O和第一个随机相位板G1的复振幅透过率的乘积，然后对该乘积进行距离参数为d1的离散菲涅尔衍射变换DFD，得到复振幅场U2，该复振幅场U2所在的平面称为变换平面；B．紧贴变换平面后面放置第二个随机相位板G2，复振幅场U2乘以第二个随机相位板G2的复振幅透过率得到一乘积，对该乘积作一次距离为d2的离散菲涅尔衍射变换DFD，得到复振幅场U,该复振幅场U所在的平面称为记录平面，在该记录平面上，通过后续的标准三步相移干涉术来记录携带数字水印信息的复振幅场U；C．采用标准三步相移干涉术，通过与引入的参考光干涉，得到三幅含有隐藏信息和相位板调制后的干涉图I1、I2和I3；三次干涉时，参考光的相位分别为0，π/2和π；D．对彩色宿主图像H的R、G、B三个分量进行奇异值分解SVD，把三幅干涉图I1、I2和I3加密后嵌入彩色宿主图像H的R、G、B三个分量的奇异值矩阵中，得到含水印的图像H’，并传递给信息的接收方，同时参数G2、d1、d2和λ以及奇异值分解过程中生成的新的彩色图像K作为密钥也一同传递；（2）水印的检测过程：a.通过奇异值分解从含水印的图像H’中提取I1、I2和I3；b.由标准三步相移公式恢复出记录平面加密后的复振幅场U；c.作距离为d2的逆菲涅尔衍射变换；d.得出的复振幅乘以第二个随机相位板G2的复振幅透过率，作另一个距离为d1的逆菲涅尔衍射变换；e.提取衍射复振幅场的实振幅部分，即可得到水印图像。