[發明專利]一種基于二維離散余弦變換的數字圖像盲水印方法

有效

• 申請號: 201910085504.0
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109829846B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 王環英;袁子涵;劉得成;蘇慶堂;王剛;鄧冠龍
• 申請（專利權）人: 魯東大學
• 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余弦變換的數字圖像盲水印方法，其特征在于水印的實現分為水印嵌入和水印提取兩個過程，其水印嵌入過程描述如下：

第一步：宿主圖像及水印圖像的預處理：將一幅大小為M×M的灰度宿主圖像H分為大小為m×m的非重疊像素塊；對一幅大小為N×N的灰度水印圖像W進行基于私鑰Ka_i的Arnold變換以提高水印的安全性，并將水印圖像W中的每個十進制像素值轉換為8位二進制序列，依次連接成長度為8N²的水印位序列SW；

第二步：選擇宿主圖像的嵌入塊：利用randperm函數生成的偽隨機序列從宿主圖像H中選擇像素塊A；

第三步：根據公式(1)，對選取的像素塊A進行二維離散余弦變換DCT得到變換矩陣dctA，并按照Z字形選取變換矩陣dctA的4對DCT中頻系數(c_i1，c_i2)，其中i＝1，2，3，4，分別表示第i對DCT中頻系數；

dctA＝dct2(A)????(1)

其中，dct2(.)為二維離散余弦變換函數；

第四步：按照先后順序從水印序列SW中依次選取4個水印位w_i；利用公式(2)、(3)，修改DCT中頻系數對(c_i1，c_i2)之間的大小關系以嵌入水印位w_i，i＝1，2，3，4；

自定義函數signc(.)的確定規則如下：

其中，sign(.)是取符號函數，avg＝(abs(c_i1)+abs(c_i2))/2，T為量化步長；

第五步：用修改后的DCT中頻系數對(c_i1^*，c_i2^*)替換原有的DCT中頻系數對(c_i1，c_i2)得到含水印的變換矩陣dctA^*，其中i＝1，2，3，4，分別表示第i對DCT中頻系數；

第六步：根據公式(5)，對變換矩陣dctA^*進行逆二維離散余弦變換得到含水印的像素塊A^*，并將含水印像素塊A^*更新到宿主圖像H中；

A^*＝idct2(dctA^*)????(5)

其中，idct2(.)為逆二維離散余弦變換函數；

第七步：重復執行上述第二步到第六步，直到所有的水印信息都被嵌入完成為止，由此得到含水印的宿主圖像H^*；

其水印提取過程描述如下：

第一步：含水印宿主圖像的預處理：將含水印宿主圖像H^*分成大小為m×m的非重疊像素塊；

第二步：選擇含水印宿主圖像的提取塊：利用randperm函數生成的偽隨機序列，從含水印宿主圖像H^*中選擇含水印的像素塊A^*；

第三步：對選取的含水印像素塊A^*進行二維離散余弦變換得到變換矩陣dctA^*，并按照Z字形選取變換矩陣dctA^*中與嵌入過程相對應位置的4對DCT中頻系數(c_i1^*，c_i2^*)，其中i＝1，2，3，4，分別表示第i對DCT中頻系數；

第四步：根據DCT中頻系數對(c_i1^*，c_i2^*)之間的大小關系，利用公式(6)從含水印像素塊A^*中提取水印位

其中，abs(.)是求絕對值函數，i＝1，2，3，4；

第五步：重復執行第二步到第四步，得到提取的含水印圖像的二進制水印序列SW^*，將水印序列SW^*中每8位二進制信息劃為一組并轉換成十進制的像素值，得到一個十進制數列；

第六步：對該十進制數列進行基于私鑰Ka_i的逆Arnold變換，獲得最終提取的水印W^*。