[发明专利]一种图像数字水印嵌入和提取的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机信息安全、版权保护领域，尤其涉及一种图像数字水 印嵌入和提取的方法及系统。

背景技术

数字水印(Digital Watermark)技术是指使用信号处理技术在数字化的多 媒体数据中嵌入隐蔽的标记，这种标记通常是不可见的，只有通过专用的检 测器或阅读器才能提取。嵌入数字媒体中的信息必须具有以下2个基本特性 才能称为数字水印：

(a)、隐蔽性：在数字媒体中嵌入数字水印不会引起明显的降质，并且不 易被察觉。

(b)、鲁棒性：鲁棒性是指含有水印的数字媒体在经历多种无意或有意的 信号处理过程后，数字水印仍能保持完整性或仍能被准确鉴别。可能的信号 处理过程包括信道噪声、滤波、数/模转换、模/数转换、重采样、剪切、位 移、尺度变化以及有损压缩编码等。

在当前各类的水印嵌入和提取技术中，变换域水印以其可以嵌入大量数 据而不会降低水印的隐蔽性的优势成为比较重要的一种水印技术。这类技术 一般基于常用的图像变换，基于局部或是全部的变换，这些变换包括离散余 弦变换(DCT，Discrete Cosine Transform)、离散小波变换(DWT，Discrete Wavelet Transform)、离散傅氏变换(DFT，Discrete Fourier Transform)、奇异 值分解(SVD，Singular value decomposition)、离散哈达马变换(DHT，Discrete Hadamard Transform)等。其中基于分块的DCT是最常用的变换之一，现在 所采用的静止图像压缩标准JPEG也是基于分块DCT的。

最早的基于分块DCT的一种数字水印技术方案是由一个密钥随机地选 择图像的一些分块，在频域系数的中频系数上稍稍改变一个三元组以隐藏二 进制序列信息。选择在中频分量编码是因为在高频编码易于被各种信号处理 方法所破坏，而在低频编码则由于人的视觉对低频分量很敏感，对低频分量 的改变易于被察觉。该数字水印技术对有损压缩和低通滤波是稳健的。

另一种DCT数字水印技术是首先把图像分成8×8的不互相重叠块，在 经过分块DCT变换后，得到由DCT系数组成的频率块，然后随机选取一些 频率块，将水印信号嵌入到由密钥控制选择的一些DCT系数中。该方法是 通过对选定的DCT系数进行微小变换以满足特定的关系，以此来表示一个 比特的信息。在水印信息提取时，则选取相同的DCT系数，并根据系数之 间的关系抽取比特信息。

除了上述有代表性的变换域方法外，还有一些基于变换域的数字水印技 术，它们当中有相当一部分都是上述方法的改进及发展，这其中有代表性的 方法是I.Podichuk和Zeng Wen-jun提出的方法。他们的方法是基于静止图像 的DCT变换或小波变换，研究视觉模型模块返回数字水印应加载在何处及 每处可承受的JND(Just Noticeable Difference恰好可察觉差别)的量值(加载 数字水印的强度上限)，这种水印方法是自适应的。

当前大多基于变换域的数字水印都是私有水印，需要原始数字媒体才能 检测出数字水印，私有水印只能作为版权保护来使用，大大限制了数字水印 技术的应用范围。并且现有数字水印技术只使用单一的变换进行水印的嵌 入，这使得水印的抗攻击力大打折扣。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种图像数字水印嵌入和提取的方法 及系统，用于数字图像的版权保护，也可以将需要隐秘的数据隐藏起来，能 广泛使用于版权保护、信息保密领域。

为解决上述技术问题，本发明提出一种图像数字水印嵌入方法，包括：

对原载体数字图像进行离散小波(DWT)变换，获得2个中频系数矩 阵；

对其中一个中频系数矩阵先进行离散余弦(DCT)变换，再进行DWT 变换，然后选取得到的低频系数矩阵作为第一低频系数矩阵；

对另一个中频系数矩阵进行DWT变换，然后选取得到的低频系数矩阵 作为第二低频系数矩阵；

在第一低频系数矩阵和第二低频系数矩阵上各相同的嵌入位置处，根据 所述嵌入位置处欲嵌入的水印数值，调整第一低频系数和第二低频系数的大 小，使得调整后的两低频系数的大小关系符合预设的嵌入的数值与所述两低 频系数的大小关系的对应关系。

进一步地，上述图像数字水印嵌入方法还可具有以下特点：