一种融合哈尔变换的空域彩色图像盲水印方法.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CN110415155A(43)申请公布日2019.11.05(21)申请号201910714542.8(22)申请日2019.08.04(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)发明人苏庆堂刘得成袁子涵王刚王环英徐效美张雪婷(51)Int.Cl.G06T1/00(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称一种融合哈尔变换的空域彩色图像盲水印方法(57)摘要本发明结合空域数字水印算法隐蔽性好、频域数字水印算法鲁棒性强的优点，公开了一种融合哈尔变换的空域彩色图像盲水印方法。本发明根据哈尔变换在空频域间具有相关性的特点，在空域中直接求得图像块经哈尔变换后矩阵中的最大能量系数，并通过量化最大能量系数来完成数字水印的嵌入与盲提取。本发明能将彩色图像数字水印嵌入到彩色宿主图像中，不但具有较强鲁棒性、较好水印隐蔽性和较高安全性的特点，而且具有较快执行效率和较高嵌入量的特点，适用于高隐蔽性的大容量彩色数字图像快速版权保护的场合。CN110415155ACN110415155A权利要求书1/2页1.一种融合哈尔变换的空域彩色图像盲水印方法，包含彩色图像数字水印的嵌入过程和提取过程，其水印嵌入的具体过程描述如下：Step1：彩色宿主图像的预处理：将大小为M×M的24位彩色宿主图像H作分层处理，得到红、绿、蓝三个分层宿主图像Hp，并将各层中的像素划分为2×2的非重叠图像块，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；Step2：彩色水印图像的预处理：对大小为N×N的24位彩色水印图像W作分层处理，得到红、绿、蓝三个分层水印图像，随之对每层水印图像进行基于私钥Kp的仿射变换得到置乱后的分层水印图像Wp，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；然后，将各分层水印图像Wp中的每个十进制像素值转换为一个8位的二进制序列，并依次拼接为水印字符串wtp，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；Step3：选择水印嵌入块：利用选块矩阵S从分层宿主图像Hp中选择水印嵌入块haarblock，其中，选块矩阵S由MATLAB内置函数randperm伪随机生成，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；Step4：求得水印嵌入块的最大能量系数：根据哈尔变换原理，利用公式（1），在空域中直接计算出水印嵌入块haarblock经哈尔变换后矩阵HR的第一行第一列元素HR(1,1)，HR(1,1)即为该图像块的最大能量系数Emax；（1）其中，haarblock(i,j)为水印嵌入块haarblock第i行第j列的像素值；Step5：计算最大能量系数的上下边界：按照先后顺序从水印字符串wtp中选取水印位w，利用公式（2）、（3），分别求得最大能量系数Emax的上边界Eupper、下边界Elower；（2）（3）其中，Emax是在空域中计算得到的水印嵌入块haarblock的最大能量系数，mod(.)是求余函数，Tp是第p个颜色通道中的量化步长，为量化系数，0<<0.5，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；*Step6：计算最优边界值：利用公式（4）求得最大能量系数Emax的最优边界值Emax；（4）其中，Eupper、Elower分别为最大能量系数的上、下边界值，abs(.)是取绝对值函数；Step7：求得含水印图像块：根据公式（5），将最大能量系数的变化量分配到图像块的每一个像素中，得到含水印图像块haarblock*；（5）2CN110415155A权利要求书2/2页其中，最大能量系数的变化量，haarblock(i,j)为水印嵌入块haarblock第i行第j列的像素值，；Step8：获得含水印宿主图像：重复执行本过程的Step3-Step7，直到所有的水印位**都被嵌入为止；最后重组三层含水印的分层宿主图像Hp得到含水印彩色宿主图像H；其水印提取的具体过程描述如下：Step1：彩色含水印宿主图像的预处理：将含水印彩色宿主图像H*的大小调整为M×M并*作分层处理，得到红、绿、蓝三层含水印的分层宿主图像Hp，并将各分层宿主图像中的像素划分为2×2的非重叠图像块，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；*Step2：选取含水印图像块：利用选块矩阵S从分层宿主图像Hp中选择含水印图像块haarblock*，其中，选块矩阵S由MATLAB内置函数randperm伪随机生成，p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；Step3：求得含水印图像块的最大能量系数：根据哈尔变换原理，利用公式（6），在空域中直接计算出含水印图像块haarblock*经哈尔变换后矩阵HR的第一行第一列元素HR*(1,***1)，HR(1,1)即为图像块haarblock的最大能量系数Emax