[发明专利]一种可逆鲁棒空域彩色数字图像水印方法

说明书

本发明不仅结合了鲁棒水印和可逆水印的特点，还结合了频域水印强鲁棒性和空域水印高实时性的优点，可同时实现数据版权保护和对敏感载体的完整性认证。本发明利用离散傅里叶变换最大能量系数的空域快速计算方法及其系数变化量在空域像素中的分配规律，在空域中使用量化方法完成了彩色数字水印的嵌入与盲提取。本发明将彩色图像数字水印嵌入到彩色载体图像中，在不受攻击时实现了水印的完全提取和载体图像的完全可逆，具有较高的不可见性、较强的鲁棒性和较高的执行效率，适用于快速、高效进行彩色数字图像的版权保护和完整性认证的场合。本发明属于信息安全技术领域，涉及强鲁棒性和高实时性的彩色数字图像的版权保护和完整性认证。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及强鲁棒性和高实时性的彩色数字图像的版权保护和完整性认证。

背景技术

随着互联网的快速发展，信息的获取和传播越来越便捷，但同时侵权行为也变的更加容易，严重损害产权所有者的利益，由此可见，数字版权保护刻不容缓。于是，数字水印作为版权保护的一种有效方法，受到越来越多研究者的关注。

对于大多数数字水印方法，载体图像在水印嵌入后会有一定程度的失真，在水印提取后无法恢复到其原始形式，而可逆水印的特点和目标就是精确恢复载体图像，一般用于重要图像的无失真保护，在军事图像、医学图像上有着重要的应用价值。

目前大多数可逆水印方法是针对灰度图像的，而在日常生活中，彩色图像凭借其信息量更大和视觉效果更佳的优势，成为多媒体大数据传播的主要载体；随着大数据的快速发展和5G网络的普及，现在数字信息的处理都追求高实时性，因此设计一种不可见性好、鲁棒性强且实时性高的可逆彩色图像数字水印方法成为当前数字水印技术的热点和难点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种可逆鲁棒空域彩色数字图像水印方法，其特征在于通过具体的水印嵌入、载体图像恢复和水印提取三个过程来实现的，其水印嵌入过程描述如下：

第一步：对一幅大小为M×M的彩色载体图像H作降维处理，得到红、绿、蓝三个分层载体图像H_i，并将各分层载体图像H_i分成大小为m×m的非重叠像素块，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第二步：对一幅大小为N×N的彩色水印图像W作降维处理，得到红、绿、蓝三个分层水印图像W_i；同时，为了提高水印的安全性，对每个分层水印图像W_i进行基于密钥Ka_i的Logistic混沌映射，得到置乱后的三个分层水印图像WL_i；最后，将置乱后的分层水印图像WL_i中的每个十进制像素值转换为8位二进制数，并依次连接成分层水印位序列SW_i，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第三步：利用基于密钥Kb的MD5哈希伪随机选择算法生成的伪随机序列在分层载体图像H_i中选择随机位置的像素块block；