[发明专利]基于FastICA的半脆弱数字水印嵌入及提取方法

权利要求书

1.基于FastICA的半脆弱数字水印嵌入及提取方法，其特征在于：包括水印嵌入与水印提取两部分，具体步骤如下：

步骤1、将私人密钥K、水印图像W以及宿主图像进行线性叠加运算，输出混合信号，即嵌入水印后的图像；

步骤2、结合载体图像以及私人密钥，基于非对称数字水印原理提取水印，具体包括如下子步骤：

步骤2.1将含水印图像、载体图像以及私人密钥进行加载构造混合图像，再将混合图像经水印检测白化过程混合；

步骤2.1具体为：

步骤2.1A将私人密钥K加载到宿主图像I中；

步骤2.1B再将水印图像W加载到宿主图像I中，从而构造出另外两个混合图像X₁、X₂；

步骤2.1C将混合图像、X₁和X₂变换成行向量，每个行向量的长度为l；

步骤2.2将混合图像进行白化预处理，得到预处理后图像；

步骤2.2A对观测数据x进行去中心化操作，得到去中心化操作的观测数据；

步骤2.2B对步骤2.2得到的去中心化操作后的观测数据x进行白化操作，得到白化后的预处理后图像；

步骤2.3将预处理后图像进行快速独立成分分析FastICA提取水印，分离出原始图像、水印图像以及私人密钥，即使用快速迭代提取出水印图像；

其中，快速独立成分分析，FastICA使w^Tx体现出最大的非高斯性；具体为：首先提取出分离矩阵中对应的列向量，对其做正交归一化操作，接下来逐个进行估计提取独立成分，最终得到具有正交特点的分离矩阵，

其中，w是分离矩阵P的一行，x为观测数据；通过E{(w^Tx)}的最适条件对w^Tx负熵的近似值进行求解，具体为：

步骤2.3A选择要估计的独立成分的个数m；

步骤2.3B选择一个初始权矢量P_q；

其中，初始权矢量是随机的；

步骤2.3C对于每一个i＝1,2,...,m，计算：w_i←E{xg(w_i^Tx})-E{g'(w_i^Tx})}w；

令P_q＝P_q/||P_q||；假如不收敛的话，返回步骤2.3C。

2.根据权利要求1所述的基于FastICA的半脆弱数字水印嵌入及提取方法，其特征在于：步骤1中，私人密钥K、水印图像W以及宿主图像是统计学意义上彼此独立的信号源，宿主图像即目标对象图片I。

3.根据权利要求2所述的基于FastICA的半脆弱数字水印嵌入及提取方法，其特征在于：嵌入水印后的图像，即线性叠加运算得到的结果，记为X。

4.根据权利要求3所述的基于FastICA的半脆弱数字水印嵌入及提取方法，其特征在于：线性叠加运算具体通过水印的嵌入模型实现，表达为公式(1)：

X＝I+aK+bW (1)

其中，I为宿主图像，即目标对象图片；K为私人密钥，W为水印图像；a为密钥系数；b为水印系数。

5.根据权利要求4所述的基于FastICA的半脆弱数字水印嵌入及提取方法，其特征在于：嵌入了水印数据的宿主目标对象图片X，是原始宿主目标对象图片I、水印W及密钥K的线性混合，在目标对象图片I的空间域中，包括了原始的水印图像W以及密钥文件K。

6.根据权利要求5所述的基于FastICA的半脆弱数字水印嵌入及提取方法，其特征在于：步骤2.1中，混合后图像中的线性观测信号数目需要不能小于独立源数目，此原因在于为了确保独立成分分析模型中的输入对象能够被系统识别出来。