(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011494646.1
(22)申请日 2020.12.17
(71)申请人 陕西科技大学
地址 710021 陕西省西安市未央大学园区
(72)发明人 郭凌华 李楠 穆萌 马策践
海敬溥 王宾杰
(74)专利代理机构 西安弘理专利事务所 61214
代理人 王敏强
(51)Int.Cl.
G06T 1/00(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种解决假阳性问题的数字
水印算法，具体包括如下步骤：步骤1，选择载体
进行奇异值变换；步骤3，设计水印嵌入算法，得
到含水印图像；步骤4，设计水印提取算法，得到
提取出的水印图像；步骤5，对含水印图像进行假
阳性测试。采用该算法能够保证提取水印的真实
性，
提高防伪系数。权利要求书2页 说明书5页 附图3页CN 112561772 A 2021.03.26
C N 112561772
A
1.一种解决假阳性问题的数字水印算法，其特征在于：具体包括如下步骤：
步骤1，选择载体图像和水印图像：
步骤2，对载体图像及水印图像进行奇异值变换；
步骤3，设计水印嵌入算法，得到含水印图像；
步骤4，设计水印提取算法，得到提取出的水印图像；
步骤5，对含水印图像进行假阳性测试。
2.根据权利要求1所述的一种解决假阳性问题的数字水印算法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：通过MATLAB读取等尺寸的原始载体图像I和水印图像W，若载体图像I与水印图像W为彩图像，使用rgb2gray函数将载体图像与水印图像转为灰度图像。
3.根据权利要求2所述的一种解决假阳性问题的数字水印算法，其特征在于：所述步骤2的具体步骤为：
步骤2.1，采用如下公式(1)对载体图像I进行奇异值分解，得到载体图像I的左奇异矩阵U、奇异值矩阵S和右奇异矩阵V：
I＝USV T (1)；
步骤2.2，采用如下公式(2)对水印图像W进行奇异值分解，得到水印图的左奇异矩阵U
m
、
奇异值矩阵S
m 和右奇异矩阵V
m
。
W＝U
m S
m
V
m
T (2)。
4.根据权利要求3所述的一种解决假阳性问题的数字水印算法，其特征在于：所述步骤3的具体过程为：
步骤3.1，将水印图像W的奇异值矩阵S
m 与右奇异矩阵的转置V
m
T相乘，得到相乘后的矩
阵记为Pc；
步骤3.2，将矩阵Pc以预设嵌入强度α采用式(3)嵌入到载体图像的奇异值矩阵S中，得到矩阵S
2
，其中预设嵌入强度α的取值范围为[0.01,0.5]：
S
2
＝S+αPc (3)；
步骤3.3，采用式(4)将得到的矩阵S
2
左乘载体图像的左奇异矩阵U，右乘载体图像的右奇异矩阵的转置V T得到含水印图像Iw：
US
2
V T＝Iw (4)。
5.根据权利要求3所述的一种解决假阳性问题的数字水印算法，其特征在于：所述步骤4的具体步骤为：
步骤4.1，采用式(5)将含水印图像与原载体图像相减，得到相减后的图像矩阵I
2
：
I
2
＝Iw‑I (5)；
步骤4.2，采用式(6)将得到的图像矩阵I
2
左乘载体图像的左奇异矩阵的转置U T，右乘载体图像的右奇异矩阵V，再除以嵌入强度α得到提取出的矩阵Pcc：
Pcc＝(U T I
2
V)/α (6)；
步骤4.3，采用式(7)将Pcc矩阵左乘原水印图像的左奇异矩阵U
m
，得到提取出的水印图
像W
m
：
U m Pcc＝W
m
(7)。
6.根据权利要求3所述的一种解决假阳性问题的数字水印算法，其特征在于：所述步骤5的具体过程为：
步骤5.1，采用所述步骤1～3的过程嵌入原水印，并将含水印图像Iw保存，为假阳性测试做准备；
步骤5.2，读取一张与原水印图像尺寸相同的未嵌入的灰度水印图，称其为假水印图像
W f ，采用式(8)对假水印W
f
进行奇异值分解，得到左奇异矩阵U
f
，作为提取时的秘钥；
W
f
＝U
f
S
f
V
f
T (8)；
步骤5.3，重复执行步骤4.1～4.2，提取出矩阵Pcc；
步骤5.4，用提取出的矩阵Pcc左乘假水印图的左奇异矩阵U
f
，提取不出假水印图，即表
明消除了假阳性现象。
一种解决假阳性问题的数字水印算法
技术领域
[0001]本发明属于数字水印技术领域，涉及一种解决假阳性问题的数字水印算法。
背景技术
[0002]随着科技的进步，网络和计算机通信技术的快速发展使图像信息交流变得更加简单，从传统的纸质媒介向多媒体媒介发展，在这样的背景下，数字多媒体信息的传播也更加便捷，大量出现并应用在市场的各个行业中，在给商业，娱乐，广告等行业带来大量机会的同时，也带来了挑战。网络出现的大量数字产品极易被盗版者攻击利用，因此，信息隐藏，版权保护等问题也变得日益突出。数字水印技术作为版权保护的一种有效途径也得到了广泛的研究和应用，无论是空域水印还是变换域下的水印，都得到了较大的发展。在目前常见的算法中，为了提高水印的鲁棒性，通常将奇异值分解与频域变换相结合，虽然鲁棒性有较大的提高，但存在一定的漏洞，者会利用该漏洞，从只嵌入了真水印未嵌入假水印的图中提取出假水印，达不到良好的版权保护效果，无法保证提取水印的真实性，称其为“假阳性”水印。若能解决“假阳性”问题，会大大增加的难度系数，保证版权的安全。
发明内容
[0003]本发明的目的是提供一种解决假阳性问题的数字水印算法，采用该算法能够保证提取水印的真实性，提高防伪系数。
[0004]本发明所采用的技术方案是，一种解决假阳性问题的数字水印算法，具体包括如下步骤：
[0005]步骤1，选择载体图像和水印图像：
[0006]步骤2，对载体图像及水印图像进行奇异值变换；
[0007]步骤3，设计水印嵌入算法，得到含水印图像；
[0008]步骤4，设计水印提取算法，得到提取出的水印图像；
[0009]步骤5，对含水印图像进行假阳性测试。
[0010]本发明的特点还在于，
[0011]步骤1的具体过程为：通过MATLAB读取等尺寸的原始载体图像I和水印图像W，若载体图像I与水印图像W为彩图像，使用rgb2gray函数将载体图像与水印图像转为灰度图像。
[0012]步骤2的具体步骤为：
[0013]步骤2.1，采用如下公式(1)对载体图像I进行奇异值分解，得到载体图像I的左奇异矩阵U、奇异值矩阵S和右奇异矩阵V：
[0014]I＝USV T (1)；
[0015]步骤2.2，采用如下公式(2)对水印图像W进行奇异值分解，得到水印图的左奇异矩
阵U
m 、奇异值矩阵S
m
和右奇异矩阵V
m
。
[0016]W＝U
m S
m
V
m
T (2)。
[0017]步骤3的具体过程为：
[0018]步骤3.1，将水印图像W的奇异值矩阵S
m 与右奇异矩阵的转置V
m
T相乘，得到相乘后
的矩阵记为Pc；
[0019]步骤3.2，将矩阵Pc以预设嵌入强度α采用式(3)嵌入到载体图像的奇异值矩阵S 中，得到矩阵S
2
，其中预设嵌入强度α的取值范围为[0.01,0.5]：
[0020]S
2
＝S+αPc (3)；
[0021]步骤3.3，采用式(4)将得到的矩阵S
2
左乘载体图像的左奇异矩阵U，右乘载体图像的右奇异矩阵的转置V T得到含水印图像Iw：
[0022]US
2
V T＝Iw (4)。
[0023]步骤4的具体步骤为：
[0024]步骤4.1，采用式(5)将含水印图像与原载体图像相减，得到相减后的图像矩阵I
2
：
[0025]I
2
＝Iw‑I (5)；
[0026]步骤4.2，采用式(6)将得到的图像矩阵I
2
左乘载体图像的左奇异矩阵的转置U T，右乘载体图像的右奇异矩阵V，再除以嵌入强度α得到提取出的矩阵Pcc：
[0027]Pcc＝(U T I
2
V)/α (6)；
[0028]步骤4.3，采用式(7)将Pcc矩阵左乘原水印图像的左奇异矩阵U
m
，得到提取出的水
印图像W
m
：
[0029]U
m Pcc＝W
m
(7)。
[0030]步骤5的具体过程为：
[0031]步骤5.1，采用所述步骤1～3的过程嵌入原水印，并将含水印图像Iw保存，为假阳性测试做准备；
[0032]步骤5.2，读取一张与原水印图像尺寸相同的未嵌入的灰度水印图，称其为假水印
图像W
f ，采用式(8)对假水印W
f
进行奇异值分解，得到左奇异矩阵U
f
，作为提取时的秘钥；
[0033]W
f ＝U
f
S
f
V
f
T (8)；
[0034]步骤5.3，重复执行步骤4.1～4.2，提取出矩阵Pcc；
[0035]步骤5.4，用提取出的矩阵Pcc左乘假水印图的左奇异矩阵U
f
，提取不出假水印图，即表明消除了假阳性现象。
[0036]本发明的有益效果是，本发明提出的一种解决假阳性问题的数字水印算法，不同于常规的奇异值嵌入方式，解决了现有利用奇异值分解的水印算法中存在的假阳性问题，提高了水印提取的真实性，也增加了者的难度系数。
附图说明
[0037]图1为本发明一种解决假阳性问题的数字水印算法的水印图像嵌入方法流程图；[0038]图2为本发
明一种解决假阳性问题的数字水印算法的水印图像提取方法流程图；[0039]图3为本发明一种解决假阳性问题的数字水印算法实施例的载体图像；
[0040]图4为本发明一种解决假阳性问题的数字水印算法实施例的真水印图像；[0041]图5为本发明一种解决假阳性问题的数字水印算法实施例的假水印图像；[0042]图6为本发明一种解决假阳性问题的数字水印算法实施例的嵌入了真水印后的图像；
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