一种融合离散傅里叶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CN111242828A(43)申请公布日2020.06.05(21)申请号202010044544.3(22)申请日2020.01.16(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)发明人苏庆堂张雪婷袁子涵刘得成(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傅里叶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傅里叶变换的空域彩色数字图像盲水印方法。本发明根据离散傅里叶变换直流分量的独有特性，利用相邻像素块直流分量间的相关性原理，并在不同通道采用不同的量化步长，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傅里叶变换。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，同时具有较强的水印鲁棒性和较高的算法实时性，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。CN111242828ACN111242828A权利要求书1/2页1.一种融合离散傅里叶变换的空域彩色数字图像盲水印方法，包含具体的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Hi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8位二2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：按照纵向选块顺序依次从分层载体图像Hi中选择相邻像素块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），在空域中直接计算出像素块A和B的直流分量dfp；（1）其中，p=1,2分别表示像素块A和B，m为像素块p的行（列）的大小，fp(x,y)为像素块p第x行第y列的像素值；第五步：按照先后顺序依次从分层水印序列SWi中选取待嵌入水印位w；根据相邻像素块直流分量间的相似性及RGB色彩空间中的通道相关性，选用不同量化步长Ti，利用公式（2）、*（3），嵌入水印信息w得到像素块p修改后的直流分量dfp，p=1,2分别表示像素块A和B；（2）（3）其中，w为待嵌入水印位，avg=(df1+df2)/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），计算像素块p修改后的像素值fp(x,y)，并用其替换原像素块p**中相应位置的像素值fp(x,y)，得到含水印的像素块A和B，其中p=1,2；（4）**第七步：将含水印像素块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，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；**第九步：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=1,2CN111242828A权利要求书2/2页2,3分别表示红、绿、蓝三层；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、蓝三个含水印的分层载体图像**Hi；同时，将每个含水印的分层载体图像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：按照纵向选块顺序依次从含水印分层载体图像Hi中选择相邻的含水印像素块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），在空域中直接计算出含水印像素块A和B的直流分量dfp；（5）***其中，p=1,2分别表示含水印像素块A和B，m为含水印像素块p的行（列）的大小，fp(x,y)为含水印像素块p第x行第y列的像素值；***第四步：根据含水印像素块A和B的直流分量dfp之间的大小关系，利用公式（6）从含水印像素块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，然后，依*次将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，最终形成提取的分层水印图像，其中i=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；第六步：对提取的分层水印图像