一种融合DCT和DHT的空域彩色数字图像盲水印方法.pdf

(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CN111199508A(43)申请公布日2020.05.26(21)申请号202010004768.1(22)申请日2020.01.03(71)申请人鲁东大学地址264025山东省烟台市芝罘区红旗中路186号(72)发明人苏庆堂袁子涵刘得成张雪婷戴振宇(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种融合DCT和DHT的空域彩色数字图像盲水印方法(57)摘要本发明结合空域数字水印算法运行速度快和频域数字水印算法鲁棒性高的优点，公开了一种融合离散余弦变换（DCT）和离散哈特利变换（DHT）的空域彩色数字图像盲水印方法。本发明无需进行真正的DCT及DHT，仅根据DCT和DHT直流分量的独有特性，在空域中完成数字水印的嵌入与盲提取。本发明将彩色数字水印嵌入到彩色载体图像中，不仅具有较强的鲁棒性，还具有较好的水印不可见性和较高的实时性，解决了大容量彩色图像数字水印算法运行速度慢、不可见性差的难题，适用于快速、高效进行数字媒体版权保护的场合。CN111199508ACN111199508A权利要求书1/3页1.一种融合DCT和DHT的空域彩色数字图像盲水印方法，具体包含水印嵌入和水印提取两个过程，其水印嵌入过程描述如下：第一步：对一幅大小为M×M的24位彩色载体图像H作降维处理，得到红、绿、蓝三个分层载体图像Hi，并将各分层载体图像中的像素划分为m×m的非重叠像素块，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第二步：对一幅大小为N×N的24位彩色水印图像W作降维处理，得到红、绿、蓝三个分层水印图像，同时，为了提高水印的安全性，对每个分层水印图像进行基于密钥Kai的Arnold变换得到置乱后的三个分层水印图像Wi；将分层水印图像Wi中的每个十进制像素值转换为82位二进制数，依次连接成长度为8N的水印位序列SWi，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第三步：按先后顺序依次从分层载体图像Hi中选择像素块A，根据公式(1)，在空域中直接计算像素块A在离散余弦变换（DCT）结果中的直流系数dc，此处i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；(1)其中，m为像素块的行（列）的大小，f(x,y)为像素块A第x行第y列的像素值；第四步：重复执行本过程的第三步，直到获得分层载体图像Hi中所有像素块的直流系数为止，然后，组合所有的直流系数得到大小为p×p的直流系数矩阵DC-mapi，并将其划分为m×m的非重叠直流系数块，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层，p=M/m；第五步：利用基于密钥Kbi的MD5哈希伪随机选择算法从直流系数矩阵DC-mapi中随机选择直流系数块B，根据公式(2)，在空域中直接计算其在离散哈特利变换（DHT）结果中的直流分量dh，此处i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；(2)其中，m为直流系数块B的行（列）的大小，g(x,y)为直流系数块B第x行第y列的值；第六步：按照先后顺序从分层水印序列SWi中选取待嵌入水印位w；利用公式(3)，对直流分量dh进行量化以嵌入水印信息w，得到新的直流分量dh*；(3)其中，w为待嵌入水印位，为量化系数，round(.)为四舍五入函数，Ti为第i层的量化步长，i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第七步：利用公式(4)，计算g*(x,y)并用其替换原矩阵块中相应位置的直流系数g(x,y)，得到含水印的直流系数块B*；(4)*第八步：将含水印的直流系数块B更新到其在直流系数矩阵DC-mapi中的相应位置，其中i=1,2,3,分别表示红、绿、蓝三层；2CN111199508A权利要求书2/3页第九步：重复执行本过程的第五步到第八步，直到所有的水印信息都被嵌入完成为止，*由此得到含水印的直流系数矩阵DC-mapi，其中i=1,2,3,分别表示红、绿、蓝三层；第十步：按先后顺序依次从分层载体图像Hi中选择像素块A，并选取含水印的直流系数***矩阵DC-mapi中相应的直流系数dc，依据公式(5)，用修改后的像素值f(x,y)替换原像素*块A相应位置的像素值f(x,y)，得到含水印像素块A，并更新到其在分层载体图像Hi中的相**应位置，得到含水印的分层载体图像Hi；最后，组合三层含水印的分层载体图像Hi得到含水印的彩色载体图像H*，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；(5)其水印提取过程描述如下：**第一步：通过降维处理将含水印载体图像H分成红、绿、蓝三个分层图像Hi；同时，将每*个含水印分层图像Hi分成大小为m×m的非重叠像素块，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；**第二步：按先后顺序依次从含水印分层图像Hi中选择含水印像素块A，根据公式(6)，在空域中直