[發明專利]一種融合DCT和DHT的空域彩色數字圖像盲水印方法

有效

• 申請號: 202010004768.1
• 申請日: 2020-01-03
• 公開（公告）號: CN111199508B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 蘇慶堂;袁子涵;劉得成;張雪婷;戴振宇
• 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

本發明結合空域數字水印算法運行速度快和頻域數字水印算法魯棒性高的優點，公開了一種融合離散余弦變換（DCT）和離散哈特利變換（DHT）的空域彩色數字圖像盲水印方法。本發明無需進行真正的DCT及DHT，僅根據DCT和DHT直流分量的獨有特性，在空域中完成數字水印的嵌入與盲提取。本發明將彩色數字水印嵌入到彩色載體圖像中，不僅具有較強的魯棒性，還具有較好的水印不可見性和較高的實時性，解決了大容量彩色圖像數字水印算法運行速度慢、不可見性差的難題，適用于快速、高效進行數字媒體版權保護的場合。

技術領域

本發明屬于網絡空間安全技術領域，涉及彩色數字圖像作為數字水印的版權保護。

背景技術

隨著科學技術的迅猛發展，互聯網和多媒體技術作為信息交流和傳輸的重要渠道日益普及，并成為日常生活中不可或缺的一部分。與此同時，由于互聯網信息的公開性，各類數字產品在網上傳輸的同時，也產生了一系列諸如盜版、侵權、篡改的問題。因此，版權保護問題越來越受到國內外學者的廣泛關注。數字水印技術作為一種有效的數字產品版權保護和數據安全維護技術應運而生。數字水印技術能夠將作為標識信息的數字水印以特定的規則嵌入到數字載體中，并在視覺上不容易被發現，由此達到確認版權所有者、傳送隱秘信息或者判斷載體是否被篡改等目的，從而進行有效地版權保護。

根據載體圖像處理域的不同，數字水印算法可以劃分為空域水印算法和頻域水印算法，前者計算簡單、運行速度快，但魯棒性較差，而后者雖然魯棒性相對較強，但算法的運行時間較長，實時性較差。因此，如何結合二者的優點，設計一種不可見性好、魯棒性強且實時性高的數字水印算法成為目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種融合DCT和DHT的空域彩色數字圖像盲水印方法，具體包含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：對一幅大小為M×M的24位彩色載體圖像H作降維處理，得到紅、綠、藍三個分層載體圖像H_i，并將各分層載體圖像中的像素劃分為m×m的非重疊像素塊，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第二步：對一幅大小為N×N的24位彩色水印圖像W作降維處理，得到紅、綠、藍三個分層水印圖像，同時，為了提高水印的安全性，對每個分層水印圖像進行基于密鑰Ka_i的Arnold變換得到置亂后的三個分層水印圖像W_i；將分層水印圖像W_i中的每個十進制像素值轉換為8位二進制數，依次連接成長度為8N²的水印位序列SW_i，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第三步：按先后順序依次從分層載體圖像H_i中選擇像素塊A，根據公式(1)，在空域中直接計算像素塊A在離散余弦變換(DCT)結果中的直流系數dc，此處i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

其中，m為像素塊的行、列的大小，f(x,y)為像素塊A第x行第y列的像素值；

第四步：重復執行本過程的第三步，直到獲得分層載體圖像H_i中所有像素塊的直流系數為止，然后，組合所有的直流系數得到大小為p×p的直流系數矩陣DC-map_i，并將其劃分為m×m的非重疊直流系數塊，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層，p＝M/m；

第五步：利用基于密鑰Kb_i的MD5哈希偽隨機選擇算法從直流系數矩陣DC-map_i中隨機選擇直流系數塊B，根據公式(2)，在空域中直接計算其在離散哈特利變換(DHT)結果中的直流分量dh，此處i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

其中，m為直流系數塊B的行、列的大小，g(x,y)為直流系數塊B第x行第y列的值；