一种融合离散余弦变换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CN110570345A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910889463.0(22)申请日2019.09.20(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王环英(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种融合离散余弦变换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的空域彩色数字图像盲水印方法。本发明根据离散余弦变换直流系数的独有特性，利用相邻像素方块直流系数的相关性原理，在空域中完成数字水印的嵌入与盲提取，无需进行真正的离散余弦变换。该发明将彩色数字水印图像嵌入到彩色载体图像中，在具有较好水印不可见性的前提下，同时具有较强的鲁棒性和较高的实时性，解决了大容量彩色图像数字水印算法运行速度慢、鲁棒性弱的难题，适用于快速、高效进行数字媒体版权保护的场合。CN110570345ACN110570345A权利要求书1/2页1.一种融合离散余弦变换的空域彩色数字图像盲水印方法，其特征在于：是通过特定的水印嵌入过程和水印提取过程实现的，其水印嵌入过程描述如下：第一步：将一幅大小为M×M的彩色载体图像H分成红、绿、蓝三个分层载体图像Hi，并把每一个分层载体图像Hi分为m×m的非重叠像素方块，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第二步：将一幅大小为N×N的彩色水印图像W分成红、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8位二进制数，依2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：按照纵向顺序依次从分层载体图像Hi中选择相邻像素方块A和B，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第四步：根据公式(1)，在空域中直接计算像素方块A和B的直流系数dcp；(1)其中，p=1,2分别表示像素方块A和B，m为像素方块的行（列）的大小，fp(x,y)为像素方块p第x行第y列的像素值；第五步：按照先后顺序从分层水印序列SWi中选取待嵌入水印位w；根据相邻像素方块直*流系数的相关性，利用公式(2)、(3)，嵌入水印信息w得到像素方块p修改后的直流系数dcp，p=1,2分别表示像素方块A和B；(2)(3)其中，w为待嵌入水印位，avg=(dc1+dc2)/2，Ti为第i层的量化步长，i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；*第六步：依据公式(4)，用修改后的像素值fp(x,y)替换原像素方块p相应位置的像素**值fp(x,y)，得到含水印的像素方块A和B，其中p=1,2；(4)**第七步：将含水印像素方块A和B分别更新到其在分层载体图像Hi中的相应位置，其中i=1,2,3,分别表示红、绿、蓝三层；第八步：重复执行本过程的第三步到第七步，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；2CN110570345A权利要求书2/2页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的非重叠像素方块，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；***第二步：按照纵向顺序依次从含水印分层图像Hi中选择相邻的含水印像素方块A和B，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；***第三步：根据公式(5)，在空域中直接计算含水印像素方块A和B的直流系数dcp；(5)*其中，m为像素方块的行（列）的大小，fp(x,y)为含水印像素方块p第x行第y列的像素值，p=1,2分别表示含水印像素方块A*和B*；***第四步：根据含水印像素方块A和B的直流系数dcp之间的大小关系，利用公式(6)从含水印像素方块A*和B*中提取水印位w*，其中p=1,2；(6)*第五步：重复执行本过程的第二步到第四步，得到提取的二进制水印序列SWi，将二进*制水印序列SWi中每8位二进制信息划分为一组并转换成十进制的像素值，形成分层水印图像，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第六步：对分层水印图像进行基于密钥Kai的逆Arnold变换，获得各层的提取水印图像***Wi；组合各层的提取水印图像Wi形成最终的提取水印图像W，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层。3CN110