一种在图像中嵌入隐形水印的方法、存储介质及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种在图像中嵌入隐形水印的方法及系统，对文件防伪提供保障，该方法包括：步骤一，对水印图像进行预处理；步骤二，将原图像H也分成三个分层图像分别表示R、G、B三色，对每一个分层图像拆分成若干个非重叠分块；步骤三，随机在分层图像的若干个非重叠分块中选择嵌入块；步骤四，对选择的嵌入块分量进行SVD变换，获得其U矩阵和V矩阵；步骤五，通过修改U矩阵中指定元素间的关系来嵌入水印信息，通过矩阵V进行补偿；步骤六，通过修改嵌入水印视觉效果来减少扭曲，提高水印的不可见性；步骤七，进行逆SVD变换得到含水印的图像块；步骤八，将含水印的分层图像R、G、B重新组合获得含水印的图像H*，水印嵌入完成。

A method, storage medium and system for embedding stealth watermark in an image

The invention relates to a method and a system for embedding invisible watermark in the image, the file security guarantee, the method comprises the steps of: A, the watermark image preprocessing; step two, the original image of H is divided into three hierarchical image R respectively and G, three B, for each hierarchical image split into several non overlapping sub block; step three, random in a number of non overlapping block hierarchical image of the embedded block; step four, SVD transform is embedded block components on the selection, the U matrix and V matrix; step five, by modifying the U matrix specified in the relationship between the elements to be embedded the watermark information is compensated by the V matrix; step six, to reduce the distortion of watermark by modifying the visual effect, improve the watermark invisibility; step seven, for the inverse SVD transform of image block containing the watermark; step eight The watermark containing layered images R, G, and B are recombined to get the watermark image H*, and the watermark is embedded.

【技术实现步骤摘要】
一种在图像中嵌入隐形水印的方法、存储介质及系统
本专利技术涉及数字水印防伪技术，尤其涉及一种在图像中嵌入隐形水印以达到防复印、防扫描的方法、存储介质及系统。
技术介绍
市面上现有的水印防伪技术基本都属于明文水印，通过对纸质物品添加花纹、图片、logo等明文内容，从而在形式上起到防伪功能。这种明文防伪技术安全系数低，很容易被复制、被扫描，并且严重影响源文件美观，从而起不到很好的防伪效果。因此，需要专利技术一种既不改变源文件外观，又能够很好的起到防复印、防扫描的新型水印防伪技术，以对一些重要文件(例如合同、发票、证书等)的防伪提供保障。
技术实现思路
为解决以上提到的技术问题，本专利技术提出一种在图像中嵌入隐形水印的方法及系统：一种在图像中嵌入隐形水印的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，对水印图像进行预处理，所述预处理包括：(1)通过降维处理将水印图像S分成R、G、B三层水印，形成二维水印图像Si(i＝1,2,3)分别表示R、G、B三色；(2)对每一层水印图像Si分别进行基于KAi(i＝1,2,3)的Arnold变换，其中K标识秘钥key，A表示Arnold变换；(3)将变换后的每一个十进制像素值转换成8位二进制像素值。步骤二，对原图像进行分块处理，将原图像H也分成三个分层图像Hi(i＝1,2,3)，分别表示R、G、B三色，对每一个分层图像Hi分别拆分成若干个非重叠分块；步骤三，随机在分层图像Hi的若干个非重叠分块中选择嵌入块Wi；步骤四，对选择的嵌入块分量Wi进行SVD变换，获得其U矩阵和V矩阵；步骤五，通过修改U矩阵中指定元素间的关系来嵌入水印信息，通过矩阵V进行补偿；步骤六，嵌入优化，通过修改嵌入水印视觉效果来减少扭曲，提高水印的不可见性；步骤七，利用公式I*＝U*DV*i对优化后的矩阵U*和V*进行逆SVD变换得到含水印的图像块I*；重复执行上述步骤三至步骤七，直到所有的水印信息都嵌入选择的图像块为止；步骤八，将含水印的分层图像R、G、B重新组合获得含水印的图像H*，水印嵌入完成。一种在图像中嵌入隐形水印的系统，其特征在于包括以下处理单元：水印预处理模块，用于对水印图像进行预处理，所述预处理过程包括：(1)通过降维处理将水印图像S分成R、G、B三层水印，形成二维水印图像Si(i＝1,2,3)分别表示R、G、B三色；(2)对每一层水印图像Si分别进行基于KAi(i＝1,2,3)的Arnold变换，其中K标识秘钥key，A表示Arnold变换；(3)将变换后的每一个十进制像素值转换成8位二进制像素值。对原图像进行分块处理模块，用于将原图像H也分成三个分层图像Hi(i＝1,2,3)，分别表示R、G、B三色，对每一个分层图像Hi分别拆分成若干个非重叠分块；选择嵌入块模块，用于随机在分层图像Hi的若干个非重叠分块中选择嵌入块Wi；SVD变换模块，用于对选择的嵌入块分量Wi进行SVD变换，获得其U矩阵和V矩阵；嵌入水印信息模块，用于通过修改U矩阵中指定元素间的关系来嵌入水印信息，通过矩阵V进行补偿；嵌入优化模块，用于通过修改嵌入水印视觉效果来减少扭曲，提高水印的不可见性；逆SVD变换模块，用于利用公式I*＝U*DV*i对优化后的矩阵U*和V*进行逆SVD变换得到含水印的图像块I*；执行控制模块，用于控制上述模块重复执行直到所有的水印信息都嵌入选择的图像块为止；组合模块，用于将含水印的分层图像R、G、B重新组合获得含水印的图像H*，水印嵌入完成。附图说明图1为本专利技术的方法执行流程图；图2为本专利技术的方法及系统中需要嵌入水印的原图；图3为本专利技术的方法及系统中需要嵌入原图的水印图像；图4为利用本专利技术的方法及系统将水印图像嵌入原图后的显示效果。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述。如图1所示为本专利技术的方法执行流程，通过执行该方法流程可以在如图2所示的原图的位置1、2、3中嵌入防伪的如图3所示的隐形水印图像，嵌入水印后的原图如图3所示，通过该方法可以对一些重要文件(例如合同、发票、证书等)的防伪提供保障，防止复印和扫描等操作。实施例一：一种在图像中嵌入隐形水印的方法在图像中嵌入隐形水印，主要包括对水印图像进行处理、对原图像进行处理、将处理后的水印图像嵌入原图像处理过程，下面将对各个处理过程进行详细描述。步骤一，对水印图像进行预处理。如3所示，水印图像是用于嵌入原图的防伪信息，对水印图像进行预处理主要包括：(1)通过降维处理将水印图像S分成R、G、B三层水印，形成二维水印图像Si(i＝1,2,3)分别表示R、G、B三色；(2)对每一层水印图像Si分别进行基于KAi(i＝1,2,3)的Arnold变换，其中K标识秘钥key，A表示Arnold变换；(3)将变换后的每一个十进制像素值转换成8位二进制像素值。步骤二，对原图像进行分块处理。如图2所示，原图像是需要进行防伪保护的图像，对原图像进行分块处理具体包括：将原图像H也分成三个分层图像Hi(i＝1,2,3)，分别表示R、G、B三色，对每一个分层图像Hi分别拆分成若干个非重叠分块；作为一种优选的方式，可以将每一个分层图像进行4×4像素的非重叠分块。步骤三，随机在分层图像Hi的若干个非重叠分块中选择嵌入块Wi；作为一种优选的方式，可以利用基于秘钥Ki(i＝1,2,3)的伪随机序列在分层图像Hi的若干个分块中选择嵌入块Wi；步骤四，对选择的嵌入块分量Wi进行SVD变换，获得其U矩阵和V矩阵；具体的，可以按照以下公式进行SVD变换：步骤五，通过修改U矩阵中指定元素间的关系来嵌入水印信息，通过矩阵V进行补偿；具体的，按照如下方式嵌入水印信息：通过修改U矩阵第一列第二行元素U5和第一列第三行元素U9的关系来嵌入水印信息：如果嵌入的二进制信息是1，U5和U9的值应该是负的，并且它们的差值不小于一给定的阈值T；如果嵌入的二进制信息0，U5和U9的值应该是正的，并且它们的差值也应不小于所述给定的阈值T。当不符合上述条件时，U5和U9应当根据下述公式表示的嵌入规则修改为U5*和U9*，其中Uavg表示U矩阵的平均值。按照上述方式修改U矩阵后，再通过V矩阵进行必要的补偿，从而得到修改后的U*矩阵和V*矩阵。步骤六，嵌入优化，通过修改嵌入水印视觉效果来减少扭曲，提高水印的不可见性；步骤七，利用公式I*＝U*DV*i对优化后的矩阵U*和V*进行逆SVD变换得到含水印的图像块I*；重复执行上述步骤三至步骤七，直到所有的水印信息都嵌入选择的图像块为止；步骤八，将含水印的分层图像R、G、B重新组合获得含水印的图像H*，水印嵌入完成。实施例二：一种在图像中嵌入隐形水印的系统。在图像中嵌入隐形水印，主要包括对水印图像进行处理、对原图像进行处理、将处理后的水印图像嵌入原图像处理过程，下面将对该系统的各个组成单元进行详细描述。水印预处理模块，用于对水印图像进行预处理，所述预处理过程包括：(1)通过降维处理将水印图像S分成R、G、B三层水印，形成二维水印图像Si(i＝1,2,3)分别表示R、G、B三色；(2)对每一层水印图像Si分别进行基于KAi(i＝1,2,3)的Arnold变换，其中K标识秘钥key，A表示Arnold变换；(3)将变换后的每一个十进制像素值转换成8位二进制像素本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在图像中嵌入隐形水印的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，对水印图像进行预处理，所述预处理包括：(1)通过降维处理将水印图像S分成R、G、B三层水印，形成二维水印图像Si(i＝1,2,3)分别表示R、G、B三色；(2)对每一层水印图像Si分别进行基于KAi(i＝1,2,3)的Arnold变换，其中K标识秘钥key，A表示Arnold变换；(3)将变换后的每一个十进制像素值转换成8位二进制像素值：步骤二，对原图像进行分块处理，将原图像H也分成三个分层图像Hi(i＝1,2,3)，分别表示R、G、B三色，对每一个分层图像Hi分别拆分成若干个非重叠分块；步骤三，随机在分层图像Hi的若干个非重叠分块中选择嵌入块Wi；步骤四，对选择的嵌入块分量Wi进行SVD变换，获得其U矩阵和V矩阵；步骤五，通过修改U矩阵中指定元素间的关系来嵌入水印信息，通过矩阵V进行补偿；步骤六，嵌入优化，通过修改嵌入水印视觉效果来减少扭曲，提高水印的不可见性；步骤七，利用公式I*＝U*DV*i对优化后的矩阵U*和V*进行逆SVD变换得到含水印的图像块I*；重复执行上述步骤三至步骤七，直到所有的水印信息都嵌入选择的图像块为止；步骤八，将含水印的分层图像R、G、B重新组合获得含水印的图像H*，水印嵌入完成。...

【技术特征摘要】
2017.11.22 CN 20171117073101.一种在图像中嵌入隐形水印的方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，对水印图像进行预处理，所述预处理包括：(1)通过降维处理将水印图像S分成R、G、B三层水印，形成二维水印图像Si(i＝1,2,3)分别表示R、G、B三色；(2)对每一层水印图像Si分别进行基于KAi(i＝1,2,3)的Arnold变换，其中K标识秘钥key，A表示Arnold变换；(3)将变换后的每一个十进制像素值转换成8位二进制像素值：步骤二，对原图像进行分块处理，将原图像H也分成三个分层图像Hi(i＝1,2,3)，分别表示R、G、B三色，对每一个分层图像Hi分别拆分成若干个非重叠分块；步骤三，随机在分层图像Hi的若干个非重叠分块中选择嵌入块Wi；步骤四，对选择的嵌入块分量Wi进行SVD变换，获得其U矩阵和V矩阵；步骤五，通过修改U矩阵中指定元素间的关系来嵌入水印信息，通过矩阵V进行补偿；步骤六，嵌入优化，通过修改嵌入水印视觉效果来减少扭曲，提高水印的不可见性；步骤七，利用公式I*＝U*DV*i对优化后的矩阵U*和V*进行逆SVD变换得到含水印的图像块I*；重复执行上述步骤三至步骤七，直到所有的水印信息都嵌入选择的图像块为止；步骤八，将含水印的分层图像R、G、B重新组合获得含水印的图像H*，水印嵌入完成。2.如权利要求1所述的一种在图像中嵌入隐形水印的方法，其特征在于：所述步骤二中的分块处理是将每一个分层图像进行4×4像素的非重叠分块。3.如权利要求1所述的一种在图像中嵌入隐形水印的方法，其特征在于：所述步骤三中选择嵌入块是按照如下方式选择，利用基于秘钥Ki(i＝1,2,3)的伪随机序列在分层图像Hi的若干个分块中选择嵌入块Wi。4.如权利要求2所述的一种在图像中嵌入隐形水印的方法，其特征在于：所述步骤四中所述SVD变换按照以下公式进行：5.如权利要求3或4所述的一种在图像中嵌入隐形水印的方法，其特征在于：所述步骤五中所述嵌入水印信息是按照如下方式嵌入：通过修改U矩阵第一列第二行元素U5和第一列第三行元素U9的关系来嵌入水印信息：如果嵌入的二进制信息是1，U5和U9的值应该是负的，并且它们的差值不小于一给定的阈值T；如果嵌入的二进制信息0，U5和U9的值应该是正的，并且它们的差值也应不小于所述给定的阈值T；当不符合上述条件时，U5和U9应当根据下述公式表示的嵌入规则修改为U5*和U9*，其中Uavg表示U矩阵的平均值；按照上述方式修改U矩阵后，再通过V矩阵进行必要的补偿，从而得到修改后的U*矩阵和V*矩阵。6.一种在图像中嵌入隐形水印的系统，其特征在于包括以下处理单元：水印预处理模块，用于对水印图像进行预处理，所述预处理过程包括：(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜辉斌，
申请(专利权)人：明鉴方寸北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11