宿主图像的水印嵌入方法及含水印图像的水印提取方法技术

本发明专利技术公开了宿主图像的水印嵌入方法及含水印图像的水印提取方法，宿主图像的水印嵌入方法包括：S101.判断宿主图像的像素不为2的幂次时，将所述像素通过像素处理调整为2的幂次；S102.判断所述宿主图像的像素为2的幂次时，将宿主图像进行非下采样轮廓波变换(NSCT)变换，以获得图像多分辨率系数；将水印图像通过压缩感知算法进行压缩，以获得水印图像的稀疏系数；S103.将稀疏系数通过嵌入算法嵌入到图像多分辨率系数中，得到含有水印信息的系数；以及S104.将含有水印信息的系数进行NSCT反变换，得到含有水印的图像。通过本发明专利技术可以有效地提高数字图像水印的不可感知性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
宿主图像的水印嵌入方法及含水印图像的水印提取方法
本专利技术涉及水印嵌入与取出，具体地，涉及一种宿主图像的水印嵌入方法及含水印图像的水印提取方法。
技术介绍
信息技术和数字技术的飞速发展，方便了数字作品在互联网上传播，但这也给这些作品的安全性带来考验，很容易被盗版者利用，获取非法利益。因而，需要对数字作品版权进行保护，对侵权者进行追究和惩罚，数字水印就是在该背景下发展起来的一种版权保护技术。数字水印是信息安全和隐藏
的一个新的研究方向，致力于数字产品版权的保护和维护。该技术将具有特定意义的标记(水印)，利用某种嵌入算法将其嵌入宿主数字(保护)产品中，用以证明创作者对其作品的所有权，并保护其合法权益不被侵犯。该标记可作为鉴定、起诉非法侵权行为的证据，同时通过对水印的检测和分析来保证数字信息的完整性和可靠性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。数字水印一般具有可证明性、不可感知性和鲁棒性，且完整的数字图像水印技术包括水印的嵌入和提取两部分。非下采样轮廓波变换(NSCT)是一种新型的图像变换域方法，具有多分辨和多方向性，取消NSCT两级实现中的上、下采样部分，具有平移不变性，能更好地对图像进行多分辨率分析。压缩感知是近几年发展的一种信号采样技术，可以大大降低信号的采样率，获得较少的系数，并通过重构算法精确重构原信号。
技术实现思路
本专利技术的目的克服了现有技术中宿主图像的水印嵌入的不可感知性和鲁棒性不足的问题，提供一种可以有效地提高数字图像水印的不可感知性和鲁棒性的宿主图像的水印嵌入方法及含水印图像的水印提取方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种宿主图像的水印嵌入方法，该方法包括：S101，判断宿主图像的像素不为任意一个正整数的幂次时，将所述像素通过像素处理调整为任意一个正整数的幂次；S102，判断所述宿主图像的像素为任意一个正整数的幂次时，将宿主图像进行非下采样轮廓波变换(NSCT)变换，以获得图像多分辨率系数；将水印图像通过压缩感知算法进行压缩，以获得水印图像的稀疏系数；S103，将稀疏系数通过嵌入算法嵌入到图像多分辨率系数中，得到含有水印信息的系数；以及S104，将含有水印信息的系数进行NSCT反变换，得到含有水印的图像。优选地，在步骤S102中，将宿主图像进行三级NSCT变换，对灰度值变化速度进行判断，当所述灰度值的变化速度处于第一速度阈值区间时，得到第一级高频、第二级高频以及第三级高频，然后分别将第一级高频、第二级高频以及第三级高频均分为8个方向，得到多个图像多分辨率高频系数；以及当所述灰度值变化速度处于第二速度阈值区间时，得到第一级低频、第二级低频以及第三级低频，得到多个图像多分辨率低频系数；以及其中，所述第一速度阈值区间的灰度值变化速度大于所述第二速度阈值区间的灰度值变化速度。进一步优选地，在步骤S103中，将多个图像多分辨率高频系数进行分块以得到多个高频小块和将第一级低频、第二级低频以及第三级低频进行分块以得到多个低频小块；以及将所有稀疏系数通过嵌入算法分别嵌入到多个高频小块和多个低频小块中。优选地，在步骤S102中，将测量矩阵行设置为任意一个正整数的幂次且将水印图像通过压缩感知技术进行压缩测量，所述宿主图像的像素为测量系数的整数倍。进一步优选地，在步骤S102中，将水印图像通过随机观测矩阵进行测量，获得水印图像的稀疏系数。进一步优选地，在步骤S102中，将水印图像通过伪随机序列构造观测矩阵进行测量，获得水印图像的稀疏系数。优选地，在步骤S103中，对低频系数使用低频系数嵌入算法；以及对高频系数使用高频系数算法。进一步优选地，低频系数嵌入算法为：其中，α为低频嵌入密钥，Wi稀疏系数，表示宿主图像分解的低频系数，MLi为低频含有水印信息的系数。进一步优选地，高频系数嵌入算法为：其中，β为高频嵌入密钥，Wi稀疏系数，表示宿主图像分解第k层第m方向的高频系数，为高频含有水印信息的系数。本专利技术还提供一种含水印图像的水印提取方法，用于对上述的水印嵌入方法得到的含水印图像进行水印提取，所述含水印图像的水印提取的方法包括：S201，对含有水印的图像进行NSCT变换，得到含有水印信息的系数；将宿主图像进行三级NSCT变换，对灰度值变化速度进行判断，当所述灰度值的变化速度处于第三速度阈值区间时，得到第四级高频、第五级高频以及第六级高频，然后分别将第四级高频、第五级高频以及第六级高频均分为8个方向，得到多个图像多分辨率高频系数；以及当所述灰度值变化速度处于第四速度阈值区间时，得到第四级低频、第五级低频以及第六级低频，得到多个图像多分辨率低频系数；以及其中，所述第三速度阈值区间的灰度值变化速度大于所述第四速度阈值区间的灰度值变化速度；S202，将含有水印信息的系数通过嵌入算法逆运算从NSCT变换的宿主图像中取出得到所嵌入的水印图像信息；以及S203，将水印图像信息通过正交匹配跟踪算法重构算法得到原水印图像。通过本专利技术，NSCT将宿主图像进行多尺度多方向分解，得到多分辨率系数，应用压缩感知对水印信息进行压缩，获得水印图像的稀疏系数，然后将这些稀疏系数通过特定的算法将其嵌入到宿主图像的NSCT系数中，再将这些含有水印信息的NSCT系数进行NSCT反变换，得到含有水印信息的图像，应用压缩感知可以大大降低水印图像的信息，这样嵌入的系数较少，对宿主图像的影响就更小，而且应用NSCT变换可以更大降低水印信息的不可感知性和鲁棒性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术的优选的实施方式中的一种宿主图像的水印嵌入方法的流程图；图2是本专利技术的优选的实施方式中的一种宿主图像的水印嵌入方法的流程图；图3是本专利技术的优选的实施方式中的一种宿主图像的水印取出方法的流程图；图4是本专利技术的实施方式中的一种宿主图像；图5是本专利技术的实施方式中的一种水印图像；图6是本专利技术的实施方式中的一种嵌入水印后的图像；以及图7是本专利技术的实施方式中的一种提取出的水印图像。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。图1是本专利技术的优选的实施方式中的一种宿主图像的水印嵌入方法的流程图；图2是本专利技术的优选的实施方式中的一种宿主图像的水印嵌入方法的流程图；图3是本专利技术的优选的实施方式中的一种宿主图像的水印取出方法的流程图；图4是本专利技术的具体实施方式中的一种宿主图像，所述宿主图像为512*512的lena图像；图5是本专利技术的具体实施方式中的一种水印图像，所述水印图像为128*128的Matlab软件logo图像；图6是本专利技术的具体实施方式中的一种嵌入水印后的图像；以及图7是本专利技术的具体实施方式中的一种提取出的水印图像，看效果图对比图4和图6可以看出，嵌入水印信息后的图像和原宿主图像几乎没有区别，满足水印的不可感知性；对比图5和图7可以看出，本专利技术设计的算法能很好地提提取出水印图像。本专利技术提供一种宿主图像的水印嵌入方法，该方法包括：S101，判断宿主图像的像素，当所述像素不为2的幂次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宿主图像的水印嵌入方法，其特征在于，该方法包括：S101，判断宿主图像的像素不为任意一个正整数的幂次时，将所述像素通过像素处理调整为任意一个正整数的幂次；S102，判断所述宿主图像的像素为任意一个正整数的幂次时，将宿主图像进行非下采样轮廓波变换(NSCT)变换，以获得图像多分辨率系数；将水印图像通过压缩感知算法进行压缩，以获得水印图像的稀疏系数；S103，将稀疏系数通过嵌入算法嵌入到图像多分辨率系数中，以获得含有水印信息的系数；以及S104，将含有水印信息的系数进行NSCT反变换，以获得含有水印的图像。

【技术特征摘要】
1.一种宿主图像的水印嵌入方法，其特征在于，该方法包括：S101，判断宿主图像的像素的个数不为任意一个正整数的幂次时，将所述像素通过像素处理调整为任意一个正整数的幂次；S102，判断所述宿主图像的像素的个数为任意一个正整数的幂次时，将宿主图像进行非下采样轮廓波变换(NSCT)变换，以获得图像多分辨率系数；将水印图像通过压缩感知算法进行压缩，以获得水印图像的稀疏系数；S103，将稀疏系数通过嵌入算法嵌入到图像多分辨率系数中，以获得含有水印信息的系数；以及S104，将含有水印信息的系数进行NSCT反变换，以获得含有水印的图像；在步骤S102中，将宿主图像进行三级NSCT变换，对灰度值变化速度进行判断，当所述灰度值的变化速度处于第一速度阈值区间时，得到第一级高频、第二级高频以及第三级高频，然后分别将第一级高频、第二级高频以及第三级高频均分为8个方向，得到多个图像多分辨率高频系数；以及当所述灰度值变化速度处于第二速度阈值区间时，得到第一级低频、第二级低频以及第三级低频，得到多个图像多分辨率低频系数；以及其中，所述第一速度阈值区间的灰度值变化速度大于所述第二速度阈值区间的灰度值变化速度；在步骤S102中，将测量矩阵行设置为所述任意一个正整数的幂次且将水印图像通过压缩感知技术进行压缩测量，所述宿主图像的像素设置为测量系数的整数倍；在步骤S103中，对低频系数使用低频系数嵌入算法；以及对高频系数使用高频系数算法。2.根据权利要求1所述的宿主图像的水印嵌入方法，其特征在于，在步骤S103中，将多个图像多分辨率高频系数进行分块以得到多个高频小块和将第一级低频、第二级低频以及第三级低频进行分块以得到多个低频小块；以及将所有稀疏系数通过嵌入算法分别嵌入到多个高频小块和多个低频小块中...

【专利技术属性】
技术研发人员：何国栋，谢小娟，杨凌云，冯友宏，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34