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专利号: 2023105856370
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于SIFT和图像拆分的鲁棒水印算法,其特征在于,包括水印嵌入方法,具体包括如下步骤:步骤1:对水印信息W进行logistics混沌置乱,得到置乱后的水印信息W',logistic置乱的密钥μ和初值X0作为水印恢复密钥;

步骤2:将载体图像L拆分成LB和LC两张图像,对原始载体图像L及两张拆分图像LB和LC两分别进行SIFT特征点查询,分别对得到的特征点进行RANSAC算法剔除误匹配,选择三张图像都存在的特征点作为最终选取的特征点;

图像拆分具体操作为:

依次读入原始载体图像L的矩阵A的数据,如果是奇数行的奇数列数据和偶数行的偶数列数据写入矩阵B,其余数据写入矩阵C,形成两张拆分图像LB和LC;

步骤3:计算选取的载体图像L中每一特征点的幅值和幅角,以确定该特征点对应的特征区域,选择特征区域的内切正方形作为水印嵌入特征区域LROI;

步骤4:对选定的特征区域LROI进行一级整数小波变换后,得到LL,HL,LH,HH四个子带;

步骤5:将其中的低频子带LL进行4×4分块,并对分块进行奇异值分解,得到奇异值矩阵S;

步骤6:在矩阵S主对角线的前r个元素采用求模量化法嵌入水印;

步骤7:重建嵌入水印之后的子带LL,对子带进行逆整数小波变换;

步骤8:将嵌入水印后的特征区域与其他部分结合生成含水印图像L'。

2.根据权利要求1所述的基于SIFT和图像拆分的鲁棒水印算法,其特征在于,还包括水印提取方法,具体包括如下步骤:S1:将含水印图像L'拆分成LB'和LC'两个图像,对LB'和LC'分别进行SIFT特征点查询,得到两个图像的特征点和特征区域,选择两个图像特征区域的并集作为参考域D;

S2:对含水印图像L'进行SIFT特征点查询,将属于参考域D的特征点作为最终水印提取的备选特征点,对得到的备选特征点进行RANSAC算法剔除误匹配得到最终的特征点集合;

S3:计算选取的含水印图像L'中每一特征点的幅值和幅角,以确定该特征点对应的特征区域,选择特征区域的内切正方形作为特征区域L'ROI;

S4:将特征区域L'ROI做一级整数小波变换,得到4个子带,选取其中的低频子带LL'作为水印提取位置;

S5:将其中的低频子带LL'进行4×4分块,并对分块进行奇异值分解,得到奇异值矩阵S':S6:从奇异值矩阵S'主对角线的前r个元素提取出水印;

S7:重建提取水印之后的子带LL',对子带进行逆整数小波变换,结合其余部分重构得到载体图像L;

S8:根据密钥对提取出的水印信息W'进行logistics混沌置乱恢复,得到水印图像W。

3.根据权利要求1或2所述的基于SIFT和图像拆分的鲁棒水印算法,其特征在于,对图像进行SIFT特征点查询,具体操作为:第一,构造DoG尺度空间,在SIFT中使用不同参数的高斯模糊来表示不同的尺度空间,在DoG的尺度空间下检测极值点;

第二,删除不稳定的极值点,低对比度的极值点以及不稳定的边缘响应点;

第三,确定特征点的主方向;以特征点为中心、以预设半径值为半径的领域内计算各个像素点梯度的幅角和幅值,然后使用直方图对梯度的幅角进行统计,直方图的横轴是梯度的方向,纵轴为梯度方向对应梯度幅值的累加值,直方图中最高峰所对应的方向即为特征点的方向;

第四,生成特征点的描述子;首先将坐标轴旋转为特征点的方向,以特征点为中心的16×16的窗口的像素的梯度幅值和方向,将窗口内的像素分成16块,每块是其像素内8个方向的直方图统计,共可形成128维的特征向量;

SIFT的方向参数计算公式如下:

θ(x,y)=arctan{[L(x+1,y)‑L(x,y‑1)/L(x+1,y)‑L(x‑1,y)]}式中:m(x,y)为点(x,y)处的梯度模值;θ(x,y)为点(x,y)处的梯度方向;L为关键点所在的尺度。

4.根据权利要求1所述的基于SIFT和图像拆分的鲁棒水印算法,其特征在于,所述步骤

6中采用求模量化法嵌入水印的嵌入公式如下:

p=S(i,j)modq

其中,p是对矩阵S主对角线的前r个元素采用求模量化获得的和矩阵S主对角线的前r个元素对应的系数值,q是水印的嵌入强度:其中,S(i,j)是嵌入前的奇异值,S'(i,j)是嵌入后的奇异值,w是当前嵌入的水印信息。

5.根据权利要求2所述的基于SIFT和图像拆分的鲁棒水印算法,其特征在于,所述S6中对水印信息进行提取,使用公式提取出水印:奇异值的恢复公式为:

其中,p是对矩阵S'主对角线的前r个元素采用求模量化获得的和矩阵S'主对角线的前r个元素对应的系数值,q是水印的嵌入强度,S(i,j)是提取水印后的奇异值,S'(i,j)是提取水印前的奇异值,w是当前提取的水印信息。