本發(fā)明涉及一種指數(shù)函數(shù)嵌入方法，具體為一種基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法，屬于圖像版權(quán)保護和信息安全領域。

背景技術(shù)：

1、作為保護圖像信息安全的主要手段，圖像水印技術(shù)近年來得到了廣泛的研究，已成為圖像信息安全領域的研究熱點之一。圖像水印即將信息隱藏起來，使圖像的內(nèi)容被隱藏且在視覺上無法被察覺，以保護圖像的信息安全。根據(jù)水印的可見性，圖像水印方法可以分為可見水印方法和不可見水印方法。可見水印即通過人眼可以直觀看到的水印，主要應用于圖像及視頻?？梢娝〖夹g(shù)通過在文檔、圖片及視頻上添加半透明的文字或logo等標識內(nèi)容，防止信息在網(wǎng)絡上傳播被他人盜用?？梢娝〉闹饕攸c是水印在載體中可以看到但不醒目，且在不影響載體質(zhì)量的情況下可見水印通常要求難以去除，從而實現(xiàn)對載體的版權(quán)保護。但隨著數(shù)字圖像處理技術(shù)的快速發(fā)展，攻擊者可以通過多種軟件技術(shù)以及圖像處理技術(shù)毫無痕跡地將可見水印從載體中抹去，這也對可見水印技術(shù)造成了極大的安全隱患。

2、與可見水印相對應的，是一種更加安全的不可見水印技術(shù)，即通過人眼無法直觀看到的水印。不可見水印技術(shù)應用范圍更廣，包括文本、圖像、音頻及視頻的版權(quán)保護。不可見水印的主要特點是水印在視覺上是不可察覺的，版權(quán)所有者可以將代表本人身份信息作為水印嵌入到載體中，當發(fā)生版權(quán)糾紛時，只需要將水印信息提取出來，就可以驗證物品版權(quán)歸屬，因此不可見數(shù)字水印技術(shù)在物品防偽應用中具有特殊的實際意義。

3、在目前已有的大多數(shù)數(shù)字水印嵌入方法中，主要通過加性水印方法將水印信息嵌入到宿主圖像中。在水印提取過程中，目前已有的大多數(shù)基于奇異值分解的水印方法往往需要原始水印圖像或者原始宿主圖像的參與，導致水印系統(tǒng)容易產(chǎn)生假陽性問題以及易遭受圖像處理攻擊。

4、因此，水印系統(tǒng)的開發(fā)、設計和研究，成為信息安全領域所關注的焦點及重要研究方向。提出一種安全、有效的水印嵌入算法，解決已有水印系統(tǒng)中的誤報問題以及易受圖像處理攻擊的問題，對推動圖像版權(quán)保護研究領域的進展將具有積極而重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法，能夠?qū)崿F(xiàn)水印盲提取的同時，有效避免水印假陽性問題，且可以有效抵抗圖像處理攻擊。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的，具體步驟細化如下：

3、(1)水印嵌入過程：

4、第一步：通過一維haar離散小波變換將彩色宿主圖像分解為不同頻率的子塊，得到宿主圖像分別在水平和垂直方向上的低頻分量ll、水平方向上的低頻和垂直方向上的高頻lh、水平方向上的高頻和垂直方向上的低頻hl以及水平和垂直方向上的的高頻分量hh。

5、[ll,[lhr,lhg,lhb],hl,hh]＝dwt(ih,'haar')

6、第二步：對得到的lh的紅色分量lhr進行svd得到(u,s,v)。

7、[u,s,v]＝svd(lhr)

8、第三步：原始水印圖像w通過指數(shù)函數(shù)算法嵌入到宿主圖像的奇異值矩陣s中得到嵌入水印后的矩陣s'。

9、s'＝(α·w)·ei·s

10、其中e代表指數(shù)，i代表虛數(shù)，α為水印嵌入強度。

11、第四步：對s'通過逆奇異值分解得到包含水印信息的紅色分量lhr'。

12、lhr'＝u·s'·vt

13、第五步：通過逆小波變換得到最終嵌入水印后的宿主圖像iw。

14、iw＝idwt(ll,[lhr',lhg,lhb],hl,hh,'haar')

15、(2)水印提取過程：

16、第一步：通過一維haar離散小波變換將嵌入水印后的宿主圖像分解為不同頻率的子塊。

17、[llt,[lhtr,lhtg,lhtb],hlt,hht]＝dwt(iw,'haar')

18、第二步：對得到的lht的紅色分量lhtr進行奇異值分解。

19、[ut,st,vt]＝svd(lhtr)

20、第三步：通過對得到的奇異值矩陣st進行絕對值操作，即可恢復得到水印f。

21、f＝|st|/α

22、其中|·|為絕對值操作。這里α為水印嵌入強度，本項目設置為0.1。值得注意的是，本發(fā)明方法將水印直接嵌入避免了水印的假陽性問題。此外，本發(fā)明基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法的水印提取過程中并不需要原始水印和原始宿主的參與，因此本項目方法實現(xiàn)了水印的盲提取。此外，提出的基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法可以抵抗圖像處理攻擊，相關實驗證明將在之后研究。

23、本發(fā)明的特點及有益效果是：

24、相比已提出的加性水印嵌入算法，本發(fā)明主要針對于既不需要原始水印信息也不需要原始宿主信息就可實現(xiàn)水印的盲提取進行研究，通過提出一種由指數(shù)函數(shù)嵌入算法構(gòu)成的盲水印模塊，設計了一種基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法，其優(yōu)勢在于：(1)不同于已有水印方法中將水印圖像以加性嵌入的方式嵌入到宿主圖像中，該方法基于指數(shù)函數(shù)完成了水印的嵌入；(2)此水印方法可以實現(xiàn)水印盲提?。?3)本發(fā)明提出的方法可以避免假陽性問題；(4)相比于廣泛使用的基于svd的水印系統(tǒng)，本發(fā)明提出的方法可以抵抗圖像處理攻擊；(5)本發(fā)明提出的基于指數(shù)函數(shù)嵌入算法，可以擴展應用到任何加性水印嵌入方法中。

技術(shù)特征：

1.一種基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法。主要針對廣泛使用的基于svd的加性水印嵌入系統(tǒng)存在假陽性問題、非盲問題以及難以抵抗偽裝攻擊的問題，設計一種基于指數(shù)函數(shù)對水印和宿主進行融合的新方法，該指數(shù)函數(shù)嵌入算法能夠?qū)崿F(xiàn)水印半盲提取的同時，有效避免水印假陽性問題，且可以有效抵抗圖像處理攻擊。為此，本發(fā)明開展基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印系統(tǒng)，采取的技術(shù)方案是，在水印系統(tǒng)中，設計了一種基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方案，借助指數(shù)函數(shù)的特性，將水印圖像與宿主圖像分別作為指數(shù)函數(shù)的基數(shù)和指數(shù)就可以得到嵌入水印后的宿主圖像。這樣，在提取過程中，只需要對嵌入水印后的宿主圖像取絕對值操作，即可恢復水印信息。整個提取過程避免了原始水印和原始宿主圖像的參與，實現(xiàn)了水印的盲提取。本發(fā)明所采用的指數(shù)函數(shù)算法的相關定理如下：對于方陣，通過指數(shù)函數(shù)算法可以得到矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法，其所述的基于指數(shù)函數(shù)嵌入算法的具體水印嵌入流程描述如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于數(shù)字水印技術(shù)和信息安全領域，涉及一種基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法。在目前已有的大多數(shù)基于奇異值分解的水印嵌入方法中，水印信息常通過加性方法進行嵌入，且在水印提取過程中往往需要原始水印或宿主信息。基于以上問題，本項目擬提出一種基于指數(shù)函數(shù)的盲水印方法，借助指數(shù)函數(shù)的特性，將水印與宿主分別作為指數(shù)函數(shù)的基數(shù)和指數(shù)就可得到包含水印的載體圖像。在提取過程中，對載體圖像取絕對值操作，即可恢復水印。整個提取過程避免了原始水印和宿主的參與，實現(xiàn)了水印的盲提取，且同時抵抗圖像處理攻擊。摘要附圖為本發(fā)明所提出的基于指數(shù)函數(shù)的圖像盲水印方法嵌入流程圖，本發(fā)明主要應用于圖像版權(quán)保護和信息安全。

技術(shù)研發(fā)人員：申玉馨
受保護的技術(shù)使用者：天津師范大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6