[发明专利]一种基于组合域的鲁棒彩色图像水印方法

摘要

本发明公开了一种强鲁棒的彩色图像水印算法，结合空域水印方法和频域水印方法的优点，旨在提高数字水印方法的实时性和鲁棒性，满足彩色数字图像版权保护的需要。其技术要点是，将彩色宿主图像的蓝色分量进行分块，根据DCT域中直流系数的形成原理，在空域中求得分块内每一个8×8像素子块的直流系数及其修改量，然后在空域中通过直接修改像素的大小来实现在DCT域中修改直流系数来嵌入水印的目；在原始水印分块的基础上先后重复4次将子水印嵌入到图像分块；水印的提取不需要原始水印或原始宿主图像，采用多数原则决定最优提取子水印，并组合形成完整的提取水印，该方法简单快捷，具有较高的鲁棒性，适用于彩色图像作为宿主图像的版权保护。

主权项

1.一种基于组合域的鲁棒彩色图像水印方法，其特征在于通过具体的水印预处理、水印嵌入和水印提取过程来实现的，其水印预处理过程描述如下：第一步：将尺寸大小为M×M的原始水印W分割成4个尺寸大小为M×（M/4）的嵌入子水印，其中，；第二步：将每一个嵌入子水印进行基于密钥Kp的哈希伪随机置乱以提高水印的安全性；水印嵌入的具体过程描述如下：第一步：获得尺寸大小为N×N的宿主图像I 的蓝色分量B，并基于密钥Key1把蓝色分量B分割成尺寸大小为（N/4）×（N/4）的非重叠的图像分块，其中，；第二步：把每一个图像分块分割成尺寸大小为8×8的非重叠的像素子块，其中i，j分别表示该像素子块在图像分块中的行位置与列位置， ；第三步：根据公式(1)，在空域中直接计算每一个像素子块的直流系数；                                (1)其中，表示像素子块中坐标位置上的像素，；第四步：根据公式（2）和（3），建立基于密钥K2的量化步长T的量化表和；     (2)     (3)其中，，round(.)为取整函数，、分别为求最小值、最大值函数；第五步：根据公式(4)和(5)，计算像素子块的直流系数修改量；   (4)     (5)其中，表示包含在嵌入子水印中而将在像素子块中嵌入的位水印信息，abs(.)为取绝对值函数，是嵌入水印后该像素子块直流系数的修改结果；第六步：利用公式(6)，将像素子块所有像素的值加上，即在空域中将一位水印信息嵌入到这个像素子块内；   (6)其中，表示被嵌入水印的像素子块中坐标位置上的像素，；第七步：重复执行本过程第五步至第六步，直到嵌入子水印的所有水印信息都嵌入到图像分块；第八步：重复执行本过程第三步至第七步，直到嵌入子水印被重复嵌入到4个不同位置的图像分块；第九步：重复执行本过程第二步至第八步，直到所有的嵌入子水印嵌入到所有的图像分块，至此，得到嵌入水印的蓝色分量，然后将之与红、绿分量组合得到含水印的图像；水印提取的具体过程描述如下：在不需要原始宿主图像或原始水印图像的前提下，执行下列步骤提取水印：第一步：从尺寸大小为N×N的含水印图像中获得其含水印的蓝色分量，并基于密钥Key1把蓝色分量分割成尺寸大小为（N/4）×（N/4）的非重叠的图像分块，其中，；第二步：把每一个图像分块分割尺寸大小为8×8的非重叠的像素子块，其中，i，j分别表示该像素子块在图像分块的行位置、列位置， ；第三步：根据公式(7)，在空域中直接计算图像分块中每一个像素子块的直流系数；                                (7)第四步：根据公式(8)，利用密钥K2的量化步长T来决定提取水印；                                     (8)其中，mod(.)为求余函数，ceil(x)是取不小于x的最小整数；第五步：重复执行本过程第四步，得到提取子水印，其中，；第六步：因嵌入时将每一个嵌入子水印重复嵌入4次，所以重复执行本过程第三步至第五步将在4个不同的位置上得到提取子水印，其中，；第七步：根据公式(9)所示的多数原则形成提取子水印的最优提取子水印；  (9)其中，sum(.)是求和函数，是提取子水印中水印信息所在的位置，,；第八步：重复执行本过程第三步至第七步，得到4个嵌入子水印的最优提取子水印；第九步：对每个最优提取子水印进行基于密钥K_p的哈希伪随机逆置乱，并组合获得最终提取水印。