一种基于制造技术

一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于DWT、SVD和DCT的安全图像水印方法


[0001]本专利技术涉及信息安全
，具体为一种基于
DWT、SVD
和
DCT
的安全图像水印方法
。

技术介绍

[0002]目前，由于图像的版权侵权问题很严重，未经授权，就篡改他人的数字作品，因此，保护图像的所有权，完整性，隐私性已经成为目前重要的问题
。
数字水印技术作为一种广泛使用的保护技术
,
已应用于多媒体版权保护的许多领域
。
数字水印算法拥有着良好的不可见性以及鲁棒性，从而达到对图像很好的保护作用，并且能够在复杂的环境下，保证水印的提取，保护所有人的版权，是公认的保护版权的有效手段之一
。
因此在保证水印的鲁棒性和不可见性的前提下，设计一种高安全性的数字水印算法成为当前数字水印技术研究的重点之一
。
[0003]混沌系统有着对初始值和参数敏感，随机性，确定性和遍历性等特点
。
目前一维混沌映射有很多，但是在加密体系中经常使用的是
Logistic
映射，它是一种经典的一维混沌映射，起源于虫口模型
。DNA
又被称为脱氧核糖核酸，每一条
DNA
包含有四种碱基，使用
C(
胞嘧啶
)、T(
胸腺嘧啶
)、A(
腺嘌呤
)
和
G(
鸟嘌呤
)
四种碱基来对
00、01、10、11
进行
DNA
编码，通过结合
DNA
编码和混沌系统，设计了一种置乱加密算法，可以有效防止水印的非法提取
。
[0004]由于大多数水印技术优先考虑鲁棒性和不可感知行，相比之下，在变换域上能够提供更好的不可见性，鲁棒性，变换域方法成为数字水印技术的流行方式，例如离散小波变换
(DWT)
，离散余弦变换
(DCT)
，离散傅里叶变换
(DFT)
，整数小波变换
(IWT)
，几种变换融合使用，发挥各种变换的特点也是目前主流的方式，研究表示，虽然小波变换具有很好的尺度分解能力，但是在面对几何攻击抵抗能力较差，为了解决这一问题，学者提出结合使用矩阵分解的方法，提高抗几何攻击的能力，其中最常用的是
SVD
分解，结合变换能够更好的抗击几何攻击，提高鲁棒性，目前大多数水印方案都会将水印嵌入到
S
对角矩阵当中，方案表明嵌入到
S
矩阵反馈的效果是相当好的，能够保持水印在各种攻击下具有很好的鲁棒性
。
但是由于在使用这种方案时，恢复水印时的图像的细节信息主要位于
U
，
V
矩阵当中，
U
，
V
矩阵会作为秘密密钥来进行恢复，从而产生了假阳性问题
(FPP)
，进而使得安全性差
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是：针对现有技术恢复水印时，图像的细节信息主要位于
U
，
V
矩阵当中，
U、V
矩阵会作为秘密密钥来进行恢复，从而产生了假阳性问题，进而导致安全性差的问题，提出一种基于
DWT、SVD
和
DCT
的安全图像水印方法
。
[0006]本专利技术为了解决上述技术问题采取的技术方案是：
[0007]一种基于
DWT、SVD
和
DCT
的安全图像水印方法，包括嵌入水印的步骤和提取水印的步骤；
[0008]所述嵌入水印的步骤包括：
[0009]步骤一：获取水印灰度图像
W
，所述水印灰度图像
W
的大小为
M
×
M
，之后获取水印灰度图像
W
的像素平均值
x0，之后以
x0为初值，通过
Logistic
映射，连续迭代得到混沌序列
{p
i
}
，混沌序列
{p
i
}
序列的长度为
M
×
M
，之后将
Logistic
映射中分支参数
μ
作为密钥
k1、
将
x0作为密钥
k2
；
[0010]步骤二：将混沌序列
{p
i
}
中的每个值转化为像素值，进而得到序列
{r
i
}
，之后将
{r
i
}
转换为与水印灰度图像
W
大小相同的矩阵
P
，所述序列
{r
i
}
表示为：
[0011]r
i
＝
mod(round(p
i
×
104),256)
[0012]所述矩阵
P
表示为：
[0013]P
＝
reshape(r
i
,M,M)
T
[0014]步骤三：将水印灰度图像
W
和矩阵
P
利用相同的
DNA
编码方式进行编码，并将该
DNA
编码方式作为密钥
k3
；
[0015]步骤四：利用
DNA
加法运算法则对编码后的水印灰度图像
W
和矩阵
P
进行
DNA
加法运算，得到加密后的水印图像
W
’
；
[0016]步骤五：获取待嵌入水印的原始图像
I
，并将一级
DWT
应用于原始图像
I
，得到四个子带
LL、LH、HL
和
HH
，将一级
DWT
应用于原始图像
I
表示为：
[0017]DWT(I)
＝
[LL LH HL HH][0018]其中，
LL
为低频子带，
LH
为水平子带，
HL
为垂直子带，
HH
为高频子带；
[0019]步骤六：选取水平子带
LH
和垂直子带
HL
，之后以
8*8
非重叠子块的形式对水平子带
LH
和垂直子带
HL
进行
DCT
变换，得到变换后的矩阵
DLH
和
DHL
；
[0020]步骤七：将变换后的矩阵
DLH<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
DWT、SVD
和
DCT
的安全图像水印方法，其特征在于包括嵌入水印的步骤和提取水印的步骤；所述嵌入水印的步骤包括：步骤一：获取水印灰度图像
W
，所述水印灰度图像
W
的大小为
M
×
M
，之后获取水印灰度图像
W
的像素平均值
x0，之后以
x0为初值，通过
Logistic
映射，连续迭代得到混沌序列
{p
i
}
，混沌序列
{p
i
}
序列的长度为
M
×
M
，之后将
Logistic
映射中分支参数
μ
作为密钥
k1、
将
x0作为密钥
k2
；步骤二：将混沌序列
{p
i
}
中的每个值转化为像素值，进而得到序列
{r
i
}
，之后将
{r
i
}
转换为与水印灰度图像
W
大小相同的矩阵
P
，所述序列
{r
i
}
表示为：
r
i
＝
mod(round(p
i
×
104),256)
所述矩阵
P
表示为：
P
＝
reshape(r
i
,M,M)
T
步骤三：将水印灰度图像
W
和矩阵
P
利用相同的
DNA
编码方式进行编码，并将该
DNA
编码方式作为密钥
k3
；步骤四：利用
DNA
加法运算法则对编码后的水印灰度图像
W
和矩阵
P
进行
DNA
加法运算，得到加密后的水印图像
W
’
；步骤五：获取待嵌入水印的原始图像
I
，并将一级
DWT
应用于原始图像
I
，得到四个子带
LL、LH、HL
和
HH
，将一级
DWT
应用于原始图像
I
表示为：
DWT(I)
＝
[LL LH HL HH]
其中，
LL
为低频子带，
LH
为水平子带，
HL
为垂直子带，
HH
为高频子带；步骤六：选取水平子带
LH
和垂直子带
HL
，之后以
8*8
非重叠子块的形式对水平子带
LH
和垂直子带
HL
进行
DCT
变换，得到变换后的矩阵
DLH
和
DHL
；步骤七：将变换后的矩阵
DLH
和
DHL
分别分解为多个
t
×
t
非重叠子块，并对每个子块应用
SVD
分解，
SVD
分解表示为：
SVD(DLH
t
×
t
)
＝
[U
LH S
LH V
LH
]SVD(DHL
t
×
t
)
＝
[U
HL S
HL V
HL
]
其中，
U
LH
为水平子带的左奇异向量，
S
LH
为水平子带的奇异值矩阵，
V
LH
为水平子带的右奇异向量，
U
HL
为垂直子带的左奇异向量，
S
HL
为垂直子带的奇异值矩阵，
V
HL
为垂直子带的右奇异向量；步骤八：利用加密后的水印图像
W
’
替换原始图像
I
，并重复上述步骤五至步骤七，得到水印图像
W
’
对应的水平子带的左奇异向量
U
LHW
、
水平子带的奇异值矩阵
S
LHW
、
水平子带的右奇异向量
V
LHW
、
垂直子带的左奇异向量
U
HLW
、
垂直子带的奇异值矩阵
S
HLW
以及垂直子带的右奇异向量
V
HLW
；步骤九：以
t
×
t
非重叠子块的形式，利用
S
LHW
和
S
HLW
，并通过引入缩放因子
α
对原始图像
I
的奇异值
S
LH
和
S
HL
进行修改，得到修改后的奇异值
S'
LH
和
S'
HL
，修改后的奇异值
S'
LH
和
S'
HL
表示为：
S'
LH
＝
S
LH
+
α
×
S
LHW
S'
HL
＝
S
HL
+
α
×
S
HLW
；步骤十：将原始图像
I
的左奇异向量
U
LH
和右奇异向量
V
LH
与
S'
LH
进行结合，得到矩阵
DLH'
，将原始图像
I
的左奇异向量
U
HL
和右奇异向量
V
HL
与
S'
LH
进行结合，得到矩阵
DHL'
；步骤十一：将
DLH'
和
DHL'
以
8*8
非重叠子块的方式进行逆
DCT
变换，得到修改后的系数矩阵
LH'
和
HL'
，之后将系数矩阵
LH'
和
HL'
应用一级逆
DWT
，生成加水印后的图像
I
W
，图像
I
W
表示为：
I
W
＝
iDWT(LL,LH',HL',HH)
；所述提取水印的步骤包括：步骤十二：将一级
DWT
应用于加水印后的图像
I
W
，得到四个子带，四个子带表示为：
DWT(I
W
)
＝
[LL
1 LH
1 HL
1 HH1]
其中，
LL1、LH1、HL1和
HH1分别为加水印后的图像
I
W
得到的低频子带
、
水平子带
、
垂直子带以及高频子带；步骤十...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏颖，郭扬，李敬有，王艳春，张泽鑫，丁浩，魏荣乐，席晓天，赵婧，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：