[发明专利]基于计算全息的变换域抗打印扫描数字水印方法

摘要

本发明涉及一种基于计算全息的变换域抗打印扫描数字水印方法，结合了QR二维码、双随机相位调制加密技术、共轭对称延拓傅立叶计算全息技术以及小波变换技术，采用QR二维码作为原始水印信息，将经过预处理的QR二维码信息作为二值水印进行双随机相位调制加密，最后利用共轭对称延拓傅立叶计算全息技术记录加密后复数图像的振幅和相位信息，得到水印全息图。这种方式生成的全息图像在全息解密和双随机相位调制解密后得到的图像是没有任何噪声的，增加了水印算法的鲁棒性；双随机相位调制加密技术的使用增加了水印算法的安全性；QR二维码不仅是一幅二值图像，还可以携带版权信息，为准确定位版权人或版权团体提供了可能。

主权项

一种基于计算全息的变换域抗打印扫描数字水印方法，其特征在于，具体包括如下步骤：水印嵌入到灰度原始图像：1) 将作为版权信息的字符串进行编码，转换为标准QR二维码；2) 裁切掉QR二维码的部分非编码区域，即外围空白区域、寻象图形、分隔符，并将剩余非编码区域的校正图形、定位图形和编码区域保留，将保留部分的二值图像进行扩充，即每一像素扩充为3*3大小的像素块，块中像素值均等于对应的像素值，并将其添加在黑色图片背景上，作为待嵌入二值水印图像f(x,y)；3) 生成两个均匀分布的随机模版P(x,y)和B(u,v)，作为空间域和频率域的相位调制加密模版，并将其作为密钥；4) 对二值水印图像f(x,y)进行以P(x,y)为模版的空域相位调制，对调制后图像进行傅立叶变换得到复数图像，对其进行以B(u,v)为模版的频域相位调制，再对调制后图像进行逆傅立叶变换，最终得到复数的加密图像；5) 将得到的复数图像进行共轭、对称、延拓计算，并对其做傅立叶变换，得到实值的计算全息图像，作为待嵌入的全息水印；6) 对原始灰度图像进行小波变换分解，得到原始图像的一级低频分量，再对低频分量进行小波变换分解，得到原始图像的中频对角线分量系数矩阵；7）将步骤5得到的全息水印乘以嵌入强度K替换原始图像的中频对角线分量系数矩阵，将水印嵌入到原始图像的中频对角线分量系数矩阵中，实现水印的嵌入；8) 对步骤7）得到的嵌入水印的原始图像采用二级逆小波变换，得到含水印的图像，通过打印或数字印刷的方式将含水印图像以常用的150DPI进行印刷输出；从打印后的含水印灰度图中实现水印盲提取：A:将印刷输出的含水印灰度图像以600DPI分辨率和8位灰度等级进行扫描，得到数字形式的含水印图像，并调整其尺寸;B:将含水印的灰度图进行小波变换分解，得到含水印图像的一级低频分量，再对其对低频分量进行小波变换分解，得到含水印图像的中频对角线分量系数矩阵，作为提取出的全息水印信息；C:对提取出的信息进行逆傅立叶变换，取所得图像的一半，并将第一行和第一列的像素裁掉，即为对应待解密的复数图像；D:将复数图像进行傅立叶变换，对得到的频域图像进行以‑B(u,v)为模版的频域相位调制，再进行逆傅立叶变换，求其幅值并二值化得到提取出的二值水印图像f ’(x,y)；E:在提取的二值水印图像对应位置处，取出相应QR码区域，根据多数原则确定每个3*3块所代表的水印位，并将其按权利要求1步骤2的逆过程重新组合成QR码图像；F:将所述QR二维码进行解码得到版权信息字符串。