[發明專利]一種融合離散傅里葉變換的空域彩色數字圖像盲水印方法

有效

• 申請號: 202010044544.3
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111242828B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 蘇慶堂;張雪婷;袁子涵;劉得成
• 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

1.一種融合離散傅里葉變換的空域彩色數字圖像盲水印方法，包含具體的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：對一幅像素大小為M×M的彩色載體圖像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H_i分為像素大小是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：對一幅像素大小為N×N的彩色水印圖像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：按照縱向選塊順序依次從分層載體圖像H_i中選擇相鄰像素塊A和B，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第四步：根據公式(1)，在空域中直接計算出像素塊A和B的直流分量df_p；

其中，p＝1,2分別表示像素塊A和B，m為像素塊p的行(列)的像素大小，f_p(x,y)為像素塊p第x行第y列的像素值；

第五步：按照先后順序依次從分層水印序列SW_i中選取待嵌入水印位w；根據相鄰像素塊直流分量間的相似性及RGB色彩空間中的通道相關性，選用不同量化步長T_i，利用公式(2)、(3)，嵌入水印信息w得到像素塊p修改后的直流分量df_p^*，p＝1,2分別表示像素塊A和B；

其中，w為待嵌入水印位，avg＝(df₁+df₂)/2，T_i為第i層的量化步長，i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第六步：依據公式(4)，計算像素塊p修改后的像素值f_p^*(x,y)，并用其替換原像素塊p中相應位置的像素值f_p(x,y)，得到含水印的像素塊A^*和B^*，其中p＝1,2；

第七步：將含水印像素塊A^*和B^*分別更新到其在分層載體圖像H_i中的相應位置，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第八步：重復執行本過程的第三步到第七步，直到所有的水印信息都被嵌入完成為止，由此得到含水印的分層載體圖像H_i^*，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第九步：組合三層含水印的分層載體圖像H_i^*得到含水印的彩色載體圖像H^*，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

其水印提取過程描述如下：

第一步：通過降維處理將含水印載體圖像H^*分成紅、綠、藍三個含水印的分層載體圖像H_i^*；同時，將每個含水印的分層載體圖像H_i^*分成像素大小為m×m的非重疊像素塊，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第二步：按照縱向選塊順序依次從含水印分層載體圖像H_i^*中選擇相鄰的含水印像素塊A^*和B^*，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第三步：根據公式(5)，在空域中直接計算出含水印像素塊A^*和B^*的直流分量df_p^*；

其中，p＝1,2分別表示含水印像素塊A^*和B^*，m為含水印像素塊p的行(列)的像素大小，f_p^*(x,y)為含水印像素塊p第x行第y列的像素值；

第四步：根據含水印像素塊A^*和B^*的直流分量df_p^*之間的大小關系，利用公式(6)從含水印像素塊A^*和B^*中提取水印位w^*，其中p＝1,2；

第五步：重復執行本過程的第二步到第四步，得到提取的二進制水印序列SW_i^*，然后，依次將SW_i^*中每8位二進制信息劃分為一組并轉換成十進制的像素值，最終形成提取的分層水印圖像，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第六步：對提取的分層水印圖像進行基于密鑰Ka_i的逆Arnold變換，獲得提取的分層水印圖像W_i^*，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層；

第七步：組合提取的分層水印圖像W_i^*形成最終的提取水印圖像W^*，其中i＝1,2,3分別表示紅、綠、藍三層。