[發明專利]一種圖像水印嵌入與提取方法

在審

• 申請號: 202310825374.6
• 申請日: 2023-07-06
• 公開（公告）號: CN116596737A
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 馬迪南;杜慶治;馬維;黃喜陽;龍華;邵玉斌
• 申請（專利權）人: 云南日報報業集團;昆明理工大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 昆明明潤知識產權代理事務所(普通合伙) 53215
• 代理人: 王鵬飛

本發明提供了一種圖像水印嵌入與提取方法。本發明首先對原始載體圖像分為ROI區域和RONI區域，選取ROI區域進行2D?DWT變換提取低頻子帶LL，并對低頻LL子帶進行QR分解得到Qi矩陣和Ri矩陣，同時將水印圖像灰度化后進行QR分解得到Qw矩陣和Rw矩陣。利用嵌入算法將Rw矩陣嵌入Ri矩陣后進行2D?IDWT變換得到ROI區域帶水印的照片，再與RONI區域合并得到完整的帶水印照片。提取水印圖像時，對嵌入水印后的載體圖像選取RIO區域進行2D?DWT變換，提取低頻子帶LL1，對提取的低頻子帶LL1進行QR分解得到的Re、Qe矩陣，利用反向嵌入規則得到提取的水印圖像。本發明提高了水印圖像的不可感知性，同時達到對照片驗證和保護的目的，使得水印嵌入提取計算簡單，易于實現。

技術領域

本發明涉及圖像水印技術領域，特別涉及一種圖像水印嵌入與提取方法。

背景技術

隨著互聯網的普及和數字技術的廣泛應用，數字產品變得極大豐富并且傳播便捷，同時版權保護問題也日益突出，促成了數字水印技術的發展。

現有的數字水印方法包含小波變換法、離散余弦變化，傅里葉變換等變換域結合矩陣分解嵌入水印方法。2019年Nejati?F等人發表的文章《Fragile?Watermarking?forImage?Authentication?Using?QR?factorization?and?Fourier?Transform》中提出QR分解和傅里葉變換的圖像認證脆弱水印，對載體圖片進行傅里葉變換后和水印圖片均進行QR分解，并通過R矩陣對水印進行嵌入。上述方法均未充分利用低頻細節部分及其低頻細節中每一個像素，因此含水印載體圖像的不可感知性和脆弱性不夠理想。

針對上訴問題，考慮到圖像一般分為高頻部分和低頻部分，高頻記錄了細節特征,低頻記錄了光影和背景等，而人眼視覺系統更聚焦于高頻部分。由于小波變換能更好的分離出低頻與高頻部分，在分離出的低頻細節中每一個像素嵌入水印信息可提高不可感知性和脆弱性，能達到對照片驗證和保護的目的。因此本發明選取載體圖像中的重點區域并在人眼視覺不敏感的低頻嵌入水印，提高了不可感知性，同時實現破壞載體圖像任意一個像素都會破壞水印信息。

發明內容

本發明的目的是達到對照片驗證和保護，因此提供一種圖像水印嵌入與提取方法。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

Step1：載體圖像和水印信息預處理；

將載體圖像以中心處選取ROI區域（感興趣區域），剩余為RONI區域（非感興趣區域），對ROI區域進行2D-DWT變換（二維離散小波變換）得到子帶，將其中的低頻子帶LL進行QR分解為Qi矩陣、Ri矩陣，同時對水印圖像灰度化后進行QR分解得到Qw矩陣、Rw矩陣。

Step2：水印信息嵌入載體圖像；

將水印圖像的Rw矩陣通過嵌入規則嵌入到載體圖像的低頻子帶LL，得到帶有水印信息的低頻子帶LL，將各子帶進行2D-IDWT變換（二維離散小波逆變換）得到ROI區域帶水印圖像，最后與RONI區域合并得到含水印的載體圖像。

Step3：水印提取；

將含水印的載體圖像以中心處選取ROI區域，對ROI區域進行2D-DWT得到低頻子帶LL1，將低頻子帶LL1進行QR分解得到Qe、Re矩陣，利用反向嵌入規則提取得到水印圖像。

所述Step1具體步驟為：

Step1.1：將大小為m×n的圖像以中心處選取大小為r×r?的ROI區域，其余為RONI區域，其中m≥800，n≥800，ROI區域左上角像素點坐標為（，），右上角像素點坐標為（，），左下角像素點坐標為（，），右下角像素點坐標為（，），當m=n=800時，選取整張圖像均為ROI區域，且不考慮RONI區域；