[发明专利]基于线性正则小波变换的数字水印方法

说明书

本发明涉及一种基于线性正则小波变换的数字水印方法，特别是一种基于LCWT和QR分解的数字水印的方法，属于信息安全领域。该方法的嵌入过程：对原宿主图像进行排序置乱；对以上置乱的图像进行LCWT和QR分解得到变换系数；将水印信息按照量化嵌入的方式嵌入到变换系数中；对以上结果进行逆LCWT和逆QR分解得到嵌入水印的宿主图像。提取过程：对嵌入水印的宿主图像进行排序置乱；采用与嵌入过程中使用的参数，对水印图像做LCWT和QR分解得到变换系数；从变换系数中提取具有鲁棒性的水印信息。本发明参数的多样性使得变换形式多样化，从而改善了嵌入水印的鲁棒性，提高了水印信息的安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于线性正则小波变换的数字水印方法，特别是一种基于LCWT和QR分解的数字水印的方法，属于信息安全领域。

背景技术

随着科技的发展，人们已经步入了一个信息能够迅速、便捷的获取和交流的数字化、网络化的时代，从而给人们的工作生活带来许多便利，但是，便利的同时，有价值的信息容易遭到复制、篡改，这样信息的真正来源及安全性给人们也带来困惑，因此，如何识别信息的真伪、保护信息的版权等信息安全成为了这个时代亟待解决的问题之一。作为对信息版权保护的一种有效途径，数字水印技术应运而生。数字水印技术可分为空域水印技术和变换域水印技术。与空域水印技术相比，变换域水印技术更受关注，因为在变换域中嵌入水印不仅能提高水印的不可见性，而且其鲁棒性要比空域的算法好。本发明专利提出的基于线性正则小波变换的水印技术属于变换域水印技术。

在变换域水印技术中，常见的变换包括：离散傅里叶变换(DFT)、离散余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)、离散分数阶傅里叶变换(DFRFT)、极坐标谐波变换(PHT)以及离散线性正则变换(DLCT)等等。其中DWT以其多分辨率思想和时频局域化等优点，成为其中一种重要的方法。线性正则变换(LCT)早在上世纪70年代提出并应用于光学领域，随之成为了信号处理领域的研究热点之一。它具有3个自由参量，当选取不同的矩阵参数A时，它能够推出传统傅里叶变换、分数阶傅里叶变换及Fresnel变换，因此在进行信号处理时，参数的灵活性使得它获得比传统的变换更好的特性。

DWT和其他变换相结合的水印方法既包含有DWT的多分辨率思想和时频局域化等优点，也兼备其他变换的优势，所以它们成为数字图像水印领域的研究热点。近几年出现的基于DWT和矩阵分解的水印技术，例如DWT和QR分解、奇异值分解(SVD)、LU分解、Schur分解等矩阵分解方法相结合的水印技术，而且已经得到基于DWT和矩阵分解的水印技术可以在不可见性和鲁棒性之间做一个很好的平衡，特别是具有明显的抗几何攻击效果。

线性正则小波变换(LCWT)是经典DWT和LCT的结合，它兼具DWT和LCT的优点，具有在LCT域多分辨表征图像的能力。这些良好的性质使LCWT成为一个图像处理领域重要的数学工具之一，它已经被成功应用于图像融合和图像去噪。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于线性正则小波变换数字水印方法，该方法能够提高小波变换的安全性，改善其水印在各种攻击下的鲁棒性；该方法简记为LCWT+QR。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

基于线性正则小波变换数字水印方法，具体步骤如下：

(一)水印嵌入过程

步骤一、将原始宿主图像拉成一个列向量，对其中的元素按从小到大排序，再将经过排序后的列向量恢复为矩阵形式，从而得到排序置乱后的宿主图像，并记录排序置乱后每个元素的原始位置。

步骤二、应用LCWT到排序置乱后的宿主图像，得到4个子带，分别为：线性正则低频子带、水平线性正则高频子带、垂直线性正则高频子带和对角线性正则高频子带。

步骤三、将(一)步骤二得到的线性正则低频子带划分为不重合的大小为4×4的子块b_ij。