[发明专利]彩色图像超复数空间的自适应水印算法

说明书

技术领域

本发明属于图像信号处理技术领域，具体涉及一种彩色图像超复数空间的自适应水印算法。

背景技术

随着Internet的普及和多媒体技术的飞速发展，数字水印的应用领域扩展到数字作品的知识产权保护、证件真伪鉴别、电子商务交易中的票据防伪等方面，数字水印技术已经日益成为广受关注的研究热点。近年来，基于载体图像视觉模型的自适应水印算法日益得到重视。研究表明利用视觉模型来确定与图像相关的调制掩模^[1]，如图像纹理、边缘和亮度的掩蔽特性，然后再利用其来插入水印，在具有良好不易感知性的同时也具有鲁棒性。

当前大多数水印嵌入算法都是针对灰度图像的，直接用于彩色载体图像上的水印算法较少。即使载体图像是彩色的，大部分也是通过提取彩色图像的亮度信息或使用单色通道的信息。由于人眼对蓝色信息不那么敏感，Kutter等人^[2]提出通过修改每个像素的蓝色分量实现水印嵌入。Piva等人^[3]则提出了基于RGB色彩通道互相关的彩色图像水印算法。在该算法中，它先分别在每个通道上进行DCT变换，然后在每个色彩通道中选择一个系数集，通过修改该系数集中的系数来实现嵌入水印。P.Y.Tsai等人^[4]提出一种基于色彩量化技术的彩色图像水印算法，根据嵌入水印位和搜索到的颜色索引的奇偶性，进行不同的处理，数字水印的嵌入操作在像素映射过程中同时完成。

超复数通过将三色空间上的彩色图像的矢量像素视为一个整体进行描述，体现和保留了不同色彩分量在色彩空间的特定联系，为彩色图像的处理开辟了一个新天地，并在彩色图像的配准、边缘检测和目标跟踪等多个应用领域获得了许多新结果^[5-7]。而本发明作者在文献[8]提出了一种基于超复数傅氏变换的数字水印算法，通过对彩色载体图像进行快速超复数傅氏变换，在超复数频域选择合适的频段嵌入水印数据，并且修改其对称系数的值，在数学上解决了超复数频域嵌入水印前提条件的问题，即保证嵌入水印图像仍然可以用彩色图像的红、绿、蓝三色进行传输。分析表明：提出的方法通过超复数傅氏逆变换，可以把水印带来的误差扩散到整幅图像，并且是分散到红、绿、蓝三色的各个分量上，从而实现数字水印的不易感知性和安全性的良好结合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的彩色载体图像自适应的水印算法，即彩色图像超复数空间的自适应水印算法。

为了实现本发明的嵌入水印算法，首先要对彩色载体图像进行超复数建模。超复数把彩色图像作为一个矢量整体进行描述，因而能更好地描述图像的色彩关联。设(m，n)为彩色图像中像素的坐标，则彩色图像RGB(R、G、B分别表示红、绿、蓝分量)模型可以表示为如下的无实部的纯超复数：

f(m，n)＝R(m，n)i+G(m，n)j+B(m，n)k                                        (1)

其中，i、j、k为超复数的虚数单位。

设四元超复数为：q(m，n)＝a(m，n)+b(m，n)i+c(m，n)j+d(m，n)k，它有四个分量，即一个实部a(m，n)和三个虚部b(m，n)、c(m，n)和d(m，n)。超复数乘法满足结合律和分配律，不满足交换律。超复数的二维傅氏变换和逆变换^[9]为：