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申请/专利权人：鲁东大学

摘要：为了解决强缩放攻击导致数字水印提取困难的问题，本发明公开了一种抵抗强缩放攻击的彩色数字图像盲水印方法。本发明利用空域哈达玛变换中最大能量系数的变化规律，结合不同缩放比例下的矫正区间和矫正系数，确保水印信息在缩放前后的步长和块大小保持同步，从而实现水印的盲提取。本发明能够自适应地根据缩放攻击的强度提取水印，具备较好的的鲁棒性、优秀的水印隐蔽性和高水平的安全性，适用于易遭受缩放攻击的大容量数字媒体版权保护场景。

主权项：1.本发明的目的是提供一种抵抗强缩放攻击的彩色数字图像盲水印方法，其特征在于通过具体的水印嵌入过程，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三个分层水印图像；按照公式（1）生成陈氏混沌序列； （1）其中，、、分别表示第次迭代时的状态变量，、、为控制参数；按照公式（2）将产生的混沌序列进行归一化处理，使得混沌序列中的每个值都被映射到1到之间的整数； （2）其中，表示生成的混沌序列，为四舍五入函数，为最大值函数；然后根据公式（3）将分层水印图像进行置乱加密，得到加密分层水印图像； （3）其中，函数为排序函数，函数用于改变矩阵的形状；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，形成长度为的分层水印序列，分别表示红、绿、蓝三层；第二步：将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三个分层载体图像；然后，把每一个分层载体图像划分成像素个数为的非重叠图像块，并按照划分顺序对其标号；然后，选取所有序号为奇数的块，共计个块，其中，分别表示红、绿、蓝三层；第三步：在每层选取的个块中，按块的先后顺序选取一个块，按照公式（4），对块进行空域下的哈达玛变换，得到块的最大能量系数用于嵌入一位水印； （4）其中，是块..的大小，，；第四步：在分层水印序列中，按先后顺序取出一位待嵌入的水印信息，根据公式（5）、（6），将最大能量系数更改为，其中，分别表示红、绿、蓝三层； （5） （6）其中，为块的最大能量系数，为块嵌入后的最大能量系数，为判断阈值，为四舍五入函数，为取余函数，为异或函数，表示水印信息，为量化步长；第五步：根据公式（7）、（8），利用得到的来更新块中相应位置的值，得到嵌入水印后的系数块矩阵； 7 8其中，为块嵌入前后的最大能量系数之差，是块的大小，，；第六步：根据公式（9）、（10），计算将块中的系数由于溢出与舍入产生的能量损失； 9 10其中，为将块写入图像后在位置处实际的像素值，为四舍五入函数，是块的大小，是在这个过程中产生的能量损失，，；第七步：对像素块进行能量补偿，根据的不同，分为三种情况；如果，表示系数块在转化为像素块的过程中发生能量损失，为此，根据式（11）、（12）动态的对像素块的最小像素处进行能量补偿，直至； 11 12其中，表示像素块中的最小像素值，为产生的能量损失，为绝对值函数；如果，表示系数块在转化为像素块的过程中发生能量溢出，根据式（13）、（14）动态的对像素块的最大像素处进行能量释放，直至； 13 14其中，表示像素块中的最大值，为产生的能量损失，为绝对值函数；如果，则表示系数块在转化为像素块的过程中没有发生能量损失，因此，不做处理；第八步：将含水印图像块更新到其在分层载体图像中的相应位置；其中分别表示红、绿、蓝三层；第九步：重复执行本过程的第三步到第八步，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；第十步：根据公式15，将上述过程中的关键参数生成的序列进行加密，得到DNA加密序列； （15）其中，为DNA加密函数，将信息转换为DNA序列；其水印提取过程描述如下：第一步：根据公式（16）将DNA加密序列进行解密，获得关键参数生成的序列； （16）第二步：如果含水印图像遭受缩放攻击，则执行本过程的第三步到第五步，否则，令，，，然后直接执行本过程的第六步；第三步：根据公式（17）计算含水印图像遭受缩放攻击的程度； （17）其中,是含水印图像的大小，是经过缩放后含水印图像的大小；第四步：根据遭受缩放攻击的程度及公式（18），计算遭受不同缩放攻击程度下的矫正区间及矫正系数; （18）其中,是嵌入过程中块的大小，为含水印图像遭受缩放攻击的程度，为从1到的整数；第五步：根据不同缩放攻击程度对应的矫正区间及矫正系数，按照公式（19）、（20），对嵌入过程中块的大小与量化步长进行调整，得到矫正后的块的大小与量化步长； 19 20其中，是四舍五入函数，为含水印图像遭受缩放攻击的程度，为嵌入水印时的量化步长，为矫正系数，为矫正后的块的大小，为矫正后的量化步长；第六步：将像素个数为的含水印图像分成三个分层含水印图像；然后，把每一个单层含水印图像划分成多个像素个数为的非重叠图像块，并按照划分顺序对其标号；然后，选取所有序号为奇数的块，共计个块，其中，分别表示红、绿、蓝三层；第七步：在选取的个块中，按块的先后顺序选取一个大小为图像块，按照公式（21），对进行空域下的哈达玛变换，得到变换后的最大能量系数； （21）其中，是块的大小；第八步：按照公式（22）、（23）提取图像块中所含有的水印； （22） （23）其中，表示提取出的水印的信息，表示量化过程中的判断阈值，为量化步长，为取余函数，为元素向零方向舍入到最近的整数函数；第九步：重复执行本过程的第七步和第八步，得到二进制水印位序列，其中，分别表示红、绿、蓝三层；第十步：将加密后的分层水印图像中的每8位二进制数转换为像素值，得到单层加密水印图像，分别表示红、绿、蓝三层；第十一步：从中得到关键参数、、，然后根据公式（24）生成混沌序列； （24）其中，、、分别表示第次迭代时的状态变量，、、为控制参数；按照公式（25）将产生的混沌序列进行归一化处理，使得混沌序列中的每个值都被映射到1到之间的整数； （25）其中，表示生成的混沌序列，为四舍五入函数，为最大值函数；然后根据公式（26）将加密后的分层水印图像进行解密，得到原始水印图像； （26）其中，函数为排序函数，函数用于改变矩阵的形状；第十二步：组合分层水印图像，得到完整的提取水印，其中，分别表示红、绿、蓝三层。

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