[發(fā)明專利]一種基于二維離散正弦變換的彩色數(shù)字圖像盲水印方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810925869.5
• 申請日: 2018-08-15
• 公開（公告）號: CN109035129B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王環(huán)英;袁子涵;劉得成;蘇琳;蘇慶堂;王伊蕾;李濤;李勃
• 申請（專利權(quán)）人: 魯東大學(xué)
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于二維離散正弦變換的彩色數(shù)字圖像盲水印方法，其特征在于通過具體的水印嵌入過程和水印提取過程來實現(xiàn)的，其水印嵌入過程描述如下：

第一步：彩色宿主圖像及水印圖像的預(yù)處理：首先，將一幅大小為M×M的彩色宿主圖像H分成紅、綠、藍(lán)三個分層宿主圖像H_i，同時把每一個分層宿主圖像H_i分為大小為m×m的非重疊像素塊；將一幅大小為N×N的彩色水印圖像W分成紅、綠、藍(lán)三個分層水印圖像W_i；為了提高水印的安全性，將分層水印圖像W_i進(jìn)行基于密鑰Ka_i的Arnold變換，并將分層水印圖像W_i中的每個十進(jìn)制像素值轉(zhuǎn)換為8位二進(jìn)制數(shù)，依次連接成長度為8N²的分層水印位序列SW_i，其中i=1,2,3,分別表示紅、綠、藍(lán)三層；

第二步：選擇宿主圖像的嵌入塊：利用基于密鑰Kb_i的偽隨機(jī)序列從分層宿主圖像H_i中選擇像素塊A，其中i=1,2,3,分別表示紅、綠、藍(lán)三層；

第三步：根據(jù)公式（1），對選取的像素塊A進(jìn)行二維離散正弦變換得到變換矩陣dstc；

?(1)

其中，B是二維離散正弦變換的變換基矩陣，是B的轉(zhuǎn)置矩陣；

第四步：取出變換矩陣dstc中具有最大能量的直流系數(shù)dstc(1,1)，其中dstc(1,1)表示變換矩陣dstc中第1行第1列的元素；

第五步：按照先后順序從分層水印序列SW_i中取出一個待嵌入的水印信息w；依據(jù)公式(2)，嵌入水印信息w得到新的直流系數(shù)dstc(1,1)^*；

?(2)

其中，mod(.)是取余函數(shù)，T是量化步長；

第六步：用新的直流系數(shù)dstc(1,1)^*?替換原有的直流系數(shù)dstc(1,1)得到含水印的變換矩陣dstc^*；根據(jù)公式（3），對變換矩陣dstc^*?進(jìn)行逆二維離散正弦變換得到含水印的像素塊；

?(3)

其中，B是二維離散正弦變換的變換基矩陣，是B的轉(zhuǎn)置矩陣；

第七步：將已得到的含水印像素塊更新到其在分層宿主圖像H_i中相對應(yīng)的位置，并得到含水印的分層宿主圖像，其中i=1,2,3,分別表示紅、綠、藍(lán)三層；

第八步：重復(fù)執(zhí)行上述第二步到第七步，直到所有的水印信息都被嵌入完成為止；最后，組合含水印的分層宿主圖像得到含水印宿主圖像，其中i=1,2,3,分別表示紅、綠、藍(lán)三層；

其水印提取過程描述如下：

第一步：將含水印宿主圖像分成紅、綠、藍(lán)三個分層圖像；同時，將每一個含水印分層圖像分成大小為m×m的非重疊像素塊，其中i=1,2,3,分別表示紅、綠、藍(lán)三層；

第二步：利用基于密鑰Kb_i的偽隨機(jī)置亂算法，在含水印分層圖像中選擇含水印的像素塊；

第三步：根據(jù)公式（4），對選取的含水印像素塊進(jìn)行二維離散正弦變換得到變換矩陣dstc^*；

?(4)

其中，B是二維離散正弦變換的變換基矩陣，是B的轉(zhuǎn)置矩陣；

第四步：取出變換矩陣dstc^*?中具有最大能量的直流系數(shù)dstc(1,1)^*，其中dstc(1,1)^*?表示變換矩陣dstc^*?中第1行第1列的元素；

第五步：利用公式（5），從像素塊中得到提取水印位；

?(5)

其中，mod(.)是求余函數(shù)，T為量化步長；

第六步：重復(fù)執(zhí)行第二步到第五步，得到每一層的二進(jìn)制提取水印序列；將中每8位二進(jìn)制信息劃為一組并轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制的像素值，其中i=1,2,3,分別表示紅、綠、藍(lán)三層；

第七步：對各層十進(jìn)制像素值分別進(jìn)行基于密鑰Ka_i的逆Arnold變換，獲得各層的提取水??；同時，組合各層的提取水印形成最終的提取水印，其中i=1,2,3,分別表示紅、綠、藍(lán)三層。