买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：鲁东大学

摘要：为了更好地保护彩色图像的版权，提出一种基于哈达玛变换和教学优化算法的高效彩色图像水印算法。在水印嵌入阶段，根据水印高、低比特位对像素的影响程度，并考虑哈达玛矩阵的能量集中特性，在4×4分块中采用不同的水印嵌入策略。为增强水印算法的鲁棒性，针对高4位水印信息设计了投票系统。同时，采用排列有序二进制数字系统对水印信息的低4位进行压缩，提高了水印图像的不可见性和嵌入容量。当需要提取水印时，优化排列有序二进制数字系统变换的逆过程，缩短水印提取时间。最后，利用教学算法优化水印算法参数，在兼顾算法不可见性和鲁棒性的同时，节省算法运行时间。与其他算法相比，该算法在鲁棒性、运行时间、水印嵌入容量、安全性和不可见性等方面均有较大提高。

主权项：1.一种基于哈达玛变换和教学优化算法的盲水印算法，其特征在于通过具体的水印嵌入过程和提取过程来实现，其水印嵌入过程描述如下：第一步：将一幅像素个数为的24位彩色图像数字水印依照红、绿、蓝三基色的顺序分成3个分层水印图像；将每个分层水印图像进行基于密钥的仿射变换加密；将加密后的分层水印图像中的每个十进制数表示的像素用8位二进制数表示；取每8位二进制数的前四位依次进行连接，形成长度为的分层水印位序列，同时取每8位二进制数的后四位依次进行连接，形成长度为的分层水印位序列，然后，按照公式（1）对使用置换有序二进制进行压缩处理，得到序列，压缩后的长度为，此时，经处理后的分层水印序列总长度为,分别表示红、绿、蓝三层，floor.为向下取整函数，mod.为取余函数； （1）其中，为压缩后得到的二进制序列，为该二进制序列中的序号，表示在原有的二进制序列位置处的值，C.为组合数函数，代表二进制序列的长度，；第二步：将一幅像素个数为的彩色载体图像依照红、绿、蓝三基色的顺序分成3个分层载体图像；同时，把每一个分层载体图像分成像素个数为的非重叠图像块；根据分层水印位序列的总长度，利用基于密钥的MD5哈希伪随机置乱算法生成不重复的选块序列，在分层载体图像中选择个图像块，其前个块用于嵌入，其后个块用于嵌入，其中，分别表示红、绿、蓝三层，floor.为向下取整函数，mod.为取余函数；第三步：在选取的前个块中，按块的先后顺序选取一个图像块，按照公式（2），对进行哈达玛变换，得到变换后的系数块矩阵； （2）其中，是阶哈达玛矩阵；第四步：在分层水印位序列中，按先后顺序取出一位待嵌入的水印信息，将重复嵌入到系数块矩阵的第一行的前三个系数，依据该嵌入水印信息及公式（3）和（4）计算出量化后的频域系数，，=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层； （3）其中，mod.为取余函数，round.为四舍五入函数，xor.为异或函数，表示量化过程中的判断阈值； （4）其中，为量化步长；第五步：将更新到其在变换后的系数块中的相应位置，得到嵌入水印后的系数块矩阵，=1,2,3，然后通过公式（5），实现哈达玛矩阵的逆变换，得到含水印的图像块； （5）其中，是阶哈达玛矩阵；第六步：将含水印图像块更新到其在分层载体图像中的相应位置，其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第七步：在选取的剩余的个块中，按块的先后顺序选取一个图像块，按照公式（6），对进行哈达玛变换，得到变换后的系数块矩阵，floor.为向下取整函数，mod.为取余函数； （6）其中，是阶哈达玛矩阵；第八步：在分层水印位序列中，按先后顺序取出一位待嵌入的水印信息，将嵌入到系数块矩阵第一行的第一个系数中，依据该嵌入水印信息及公式（7）和（8）计算出量化后的频域系数，=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层； （7）其中，mod.为取余函数，round.为四舍五入函数，xor.为异或函数，表示量化过程中的判断阈值； （8）其中，为量化步长；第九步：将更新到其在变换后的系数块中的相应位置，得到嵌入水印后的系数块矩阵，然后通过公式（9），实现哈达玛矩阵的逆变换，得到含水印的图像块； （9）其中，是阶哈达玛矩阵；第十步：将含水印图像块更新到其在分层载体图像中的相应位置，其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第十一步：重复执行本过程的第三步到第十步，直到所有的水印信息都被嵌入完成为止，由此得到含水印的分层载体图像；最后，将含水印的分层载体图像重新组合并获得像素个数为的含水印图像；第十二步：综合考虑峰值信噪比、结构相似度、归一化互相关系数、误码率等衡量指标，利用教学优化算法选取最优量化步长；其水印提取过程描述如下：第一步：将像素个数为的含水印图像分成3个分层含水印图像，并将每一分层含水印图像进一步分成像素个数为的非重叠图像块，其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第二步：在分层含水印图像中，利用上述水印嵌入过程中所提到的基于密钥的MD5哈希伪随机置乱算法选择图像块，其中分别表示红、绿、蓝三层；第三步：在选取的前个块中，按块的先后顺序选取一个图像块，按照公式（10），对进行哈达玛变换，得到变换后的系数块矩阵； （10）其中，是阶哈达玛矩阵；第四步：利用教学优化算法选定的最优量化步长，按照公式（11），（12）提取系数块矩阵中所含有的水印； （11）其中，表示提取出的水印的信息，mod.为取余函数，fix.为靠近零方向取整函数，=1,2,3； （12）其中，表示中水印为‘1’的数量，表示中水印为‘0’的数量，表示最终提取的水印值；第五步：在选取的剩余的个块中，按块的先后顺序选取一个图像块，按照公式（13），对进行哈达玛变换，得到变换后的系数块矩阵； （13）其中，是阶哈达玛矩阵；第六步：利用教学优化算法选定的最优量化步长，按照公式（14）提取系数块矩阵中所含有的水印； （14）其中，表示提取出的水印的信息，mod.为取余函数，fix.为靠近零取整函数；第七步：重复执行本过程的第三步到第六步，得到每层二进制水印位序列 与，同时使用改进的逆置换有序二进制算法将水印信息进行恢复；然后根据8位二进制信息的分割过程，将中的每4位二进制信息与中的每4位二进制信息转化为一组转换成十进制的像素值，其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第八步：对转化后的加密分层水印图像执行基于密钥的逆仿射变换解密操作并获得提取的分层水印图像，其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第九步：组合分层水印图像，得到完整的提取水印，其中=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 鲁东大学 一种基于哈达玛变换和教学优化算法的频域盲水印方法