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专利号: 2022114035049
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于亚像素上采样的全卷积盲水印添加系统,其特征在于,包括DWT单元、载体图像编码模块(100)和消息处理模块(200);

所述DWT单元用于对载体图像进行小波变换,获取每次小波变换产生的LL频带;

所述载体图像编码模块(100)的输入为载体图像ICO,包括依次级联的第一多卷积单元(101)、第一连接单元(102)、第二卷积单元(103)、第二连接单元(104)、第三卷积单元(105);所述第一多卷积单元(101)用于提取载体图像的特征,由级联的多个卷积单元构成,每个卷积单元由卷积层、批处理层和激活层级联构成;第一连接单元(102)用于将载体图像的特征和消息特征连接起来得到联合特征,所述第二卷积单元(103)用于提取联合特征的特征;所述第二连接单元(104)用于将载体图像和联合特征连接,经过第三卷积单元(105)得到编码图像IEN;

所述消息处理模块(200)的输入为原始秘密信息M,包括消息重塑层(201)、预处理单元(202)、多级上采样模块(203)和第二多卷积单元(204);所述消息重塑层(201)用于将一维原始秘密信息M转为二维秘密信息M′,预处理单元(202)用于对二维秘密信息M′进行初步特征提取;所述多级上采样模块(203)用于对二维秘密信息的初步特征进行上采样,包括N个级联的上采样单元,从第2个上采样单元开始,每个上采样单元后接连接单元,其中第n个上采样单元后面的连接单元将第n个上采样单元的输出和载体图像第N‑n+1次小波变换产生的LL频带图像连接起来,作为第n+1个上采样单元的输入;所述上采样单元的结构为级联的卷积层、批处理层、激活层、亚像素卷积、批处理层和激活层;所述第二多卷积单元(204)用于对提取多级上采样模块输出的秘密信息特征图像的特征,得到消息特征M″,由级联的多个卷积单元构成,每个卷积单元由卷积层、批处理层和激活层级联构成。

2.根据权利要求1所述的盲水印添加系统,其特征在于,所述原始秘密信息的长度L、二维秘密信息M′的长h和宽w、载体图像的长H和宽W、多级上采样模块(203)中上采样单元的个数N具有如下关系:N N

L=h×w=H/2)×(W/2)。

3.根据权利要求1所述的盲水印添加系统,其特征在于,所述载体图像编码模块(100)和消息处理模块(200)参数的训练过程包括:S1、构建盲水印编解码系统,所述盲水印编解码系统包括:载体图像编码模块(100)、DWT单元、消息处理模块(200)、噪声层(300)、编码图像判别模块(400)、秘密信息判别模块(500)、解码模块(600);

所述噪声层用于对编码图像IEN添加噪声,得到噪声图像INO;

所述编码图像判别模块(400)的输入为载体图像ICO和编码图像IEN,用于判断编码图像IEN与载体图像ICO是否为同一图像,包括第三多卷积单元和一个平均池化层;所述第三多卷积单元包括级联的多个卷积单元构成,每个卷积单元由卷积层、批处理层和激活层级联构成;

所述秘密信息判别模块(500)的输入为原始秘密信息M和解码模块输出的解码秘密信息Mout,用于判断解码秘密信息Mout是否为原始秘密信息M,包括第四多卷积单元和一个线性层;

解码模块(600),用于从噪声图像INO中解析原始秘密信息,得到解码秘密信息Mout,包括依次连接的解码预处理单元(601)、多级下采样模块(602)、消息提取模块(603)和消息还原层(604);所述解码预处理单元(601)用于对噪声图像INO进行初步特征提取,包括级联的卷积层、批处理层和激活层;所述多级下采样模块(602)用于对解码预处理单元(601)提取的初步特征进行下采样,进一步解析秘密信息;所述消息提取模块(603)用于对多级下采样模块(602)解析的秘密信息进行特征提取,获取二维解码秘密信息,包括级联的卷积层、批处理层和激活层;所述消息还原层(604)用于将二维解码秘密信息重塑为一维解码秘密信息Mout;

S2、采用对抗训练对所述盲水印编解码系统中的载体图像编码模块、消息处理模块、编码图像判别模块、秘密信息判别模块和解码模块进行训练,所述训练为最小化如下损失函数:其中λE、λD、λA、λdis为预设的权重系数,均为正数; 为载体图像编码模块损失函数, 为解码模块损失函数, 为编码图像判别模块第一损失函数, 为编码图像判别模块第二损失

函数; 为秘密信息判别模块损失函数,其中MSE

为均方差函数,A(IEN)为IEN经过图像判别器进行判断是否为编码图像,Dis(Mout)为Mout经过秘密信息判别模块进行判断是否为原始秘密信息。

4.根据权利要求1所述的盲水印添加系统,其特征在于,所述预设的权重系数λE、λD、λA、λdis为值相等的正数。

5.一种盲水印解析系统,其特征在于,包括解码模块,所述解码模块为按权利要求3所述的训练过程进行训练后的盲水印编解码系统中的解码模块。

6.如权利要求1所述盲水印添加系统的盲水印添加方法,其特征在于,包括:

将载体图像输入载体图像编码模块(100)和DWT单元;

将原始秘密信息输入消息处理模块(200);

载体图像编码模块(100)的输出即为添加盲水印后的图像。

7.如权利要求5所述盲水印解析系统的盲水印解析方法,其特征在于,包括:

将添加盲水印的图像输入解码模块,所述解码模块的输出为解析后的解密秘密信息。