[发明专利]基于DCT域的彩色图像数字水印的嵌入及提取方法

说明书

技术领域：

本发明涉及数字水印技术，特别涉及一种将彩色水印图像嵌入到原始彩色图像的方法以及相应的水印提取方法。

背景技术：

随着互联网和多媒体技术的迅猛发展，数字媒体盗版问题也变得非常严重。数字水印作为传统加密方法的补充手段，可以有效地保护数字产品的版权。数字水印分为可见水印和不可见水印。对于不可见水印而言，不可感知性和鲁棒性是其两个重要特性。不可感知性是指经过一系列隐藏处理，使目标数据没有明显的降质现象，而隐藏的数据却无法被人感知到。鲁棒性是指不因图像文件的某种改动而导致隐藏信息丢失的能力。不可感知性和鲁棒性有时却是相互矛盾的，一个特性的改进往往是以牺牲另一种特性为代价的，这就需要水印设计者做出折中。

目前已有的水印方法很多是针对灰度图像的，彩色图像数字水印方法尚未得到广泛研究。绝大部分的水印嵌入技术采用的是一维ID序列和二维二值数字水印技术，这两种水印所包含的知识产权的信息量少，保密性差，而彩色图像数字水印可以弥补这些不足。色彩感知是人类视觉的一个重要特性，彩色空间可用于表示色彩之间的相互关系。彩色空间有RGB、YCrCb、CMY、HIS等，其中RGB彩色空间主要用于计算机显示。

发明内容：

本发明针对现有水印嵌入技术所存在的不足，而提供一种基于RGB彩色空间将彩色数字水印嵌入到彩色宿主图像中的方法以及相应的水印提取方法。该方法充分利用人眼视觉特性，实现了数字水印图像的自适应嵌入，有效地平衡了水印的鲁棒性和不可感知性。由于彩色数字水印所包含的版权保护信息量非常大，可以将知识产权拥有者的信息更多地嵌入到其数字产品中。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

基于DCT域的彩色图像数字水印的嵌入方法，该方法包括如下步骤：

(100)置乱彩色水印图像：利用混沌系统对彩色水印图像进行加密和置乱操作；

(200)生成水印序列：将经步骤(1)置乱加密的彩色水印图像的R、G、B分量进行分离，形成相应的分量灰度图，并以每个灰度图上各个像素点的灰度值的二进制数与图像象素形成相应分量灰度图的二进制的水印序列；

(300)水印嵌入：包括以下步骤：

(301)宿主图像分块的DCT变换：将宿主图像的R、G、B分量灰度图分别分成相应的互不覆盖的图像块，并对每个图像块分别进行DCT变换；

(302)水印序列的嵌入：将由步骤(200)得到的水印序列，分别嵌入到相应的经步骤(301)DCT变换后的宿主图像块中；

(303)DCT反变换：对宿主图像R、G、B分量每个加入水印后的图像块进行DCT反变换，得到含彩色水印的图像。

基于DCT域的嵌入彩色图像数字水印的提取方法，该方法包括以下步骤：

(1)对原始宿主图像和待提取图像分别进行R、G、B三个分量的分离；

(2)分别把原始宿主图像和待提取图像的R、G、B分量分成相应块，对每个分块进行DCT变换，计算得到水印图像相应分量的二进制水印序列

(3)将二进制水印序列转化为十进制数，并分别作为水印图像R、G、B分量的灰度值，形成相应的图像；

(4)利用水印图像置乱时使用的密钥对步骤(3)得到的图像进行逆置乱，将提取到相应的水印图像。

本发明提供了一种基于RGB彩色空间将彩色数字水印嵌入到彩色宿主图像中的方法，其包括嵌入方法和相应的提取方法。整个方法充分利用人眼视觉特性，实现了数字水印图像的自适应嵌入，有效地平衡了水印的鲁棒性和不可感知性。由于彩色数字水印所包含的版权保护信息量非常大，可以将知识产权拥有者的信息更多地嵌入到其数字产品中。本发明提出的方法具有很强的现实意义，对诸如高斯噪声，椒盐噪声和JPEG压缩的攻击具有较好的鲁棒性。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明嵌入水印的流程图。

图2为本发明提取水印的流程图

图3a为宿主图像。

图3b为宿主图像R分量分类图。

图3c为宿主图像G分量分类图。

图3d为宿主图像B分量分类图。

图4a为原始宿主图像。

图4b为作为水印的彩色图像。

图4c为图4b置乱后的图像。

图4d为嵌入水印后的图像。

图4e为提取出的水印图像。

图5a为图4d在高斯噪声攻击后提取的水印图像。

图5b为图4d在椒盐噪声攻击后提取的水印图像。