[发明专利]用于RAW格式图像的CWT-QIM数字盲水印算法

说明书

本发明公开了一种用于RAW格式图像的CWT‑QIM数字盲水印算法，包括水印的嵌入过程和水印的提取过程，其中，水印的嵌入过程包括水印图像的生成，选择嵌入区域，DCT变换以及基于矢量量化调制的嵌入，水印的提取过程基本是水印嵌入过程的逆操作，本发明算法具备优良的鲁棒性和透明性，可以有效抵抗JPEG图像压缩、高斯噪声、中值滤波、椒盐噪声、缩放、旋转、裁剪等图像攻击，提升了数字水印算法的性能，实现了水印信息量化嵌入，且不需原载体图像即可盲提取，能够方便有效地应用于数字内容认证或数字版权保护等领域中。

技术领域

本发明涉及一种用于RAW格式图像的CWT-QIM数字盲水印算法，属于图像处理技术领域。

背景技术

当前，得益于数码相机和网络技术的不断发展，高分辨率数码图像视频的存储、处理、传播和使用日益频繁，由此涉及的图像版权问题也层出不穷；传统的数字水印根据嵌入的位置的不同可以分成空域和变化域水印算法，前者是指直接在原信息的空间域嵌入水印，而后者则是在变换域进行水印的嵌入操作；然而，传统数字水印不同程度存在下列一种或多种缺陷：一是水印的嵌入是在硬件的嵌入，鲁棒性不够强，尤其是随着相机设备的升级，图像尺寸由720p增大到2k乃至4k，针对此类高清图像缩放的鲁棒性考虑不完善；二是目前网络日益发展，用户需要针对已经拍摄或者处理好的RAW格式图像进行额外的水印嵌入，而现研究只是在CFA过程中进行水印嵌入，得到的是嵌入水印的JPEG图像，原有的RAW图像中并未嵌入水印；三是在没有原始图像的情况下，当水印图像受到诸如分辨率变化操作等攻击时，通常都无法进行水印信息的检测和提取，也就不具备对类似袭击的鲁棒性。

发明内容

本发明为提高RAW图像对几何攻击和组合攻击的抵抗能力，利用DT-CWT(dual-tree complex wavelet transform)域的方向性结合DCT(discrete cosine transform)的稳健性，提出一种用于RAW格式图像的CWT-QIM数字盲水印算法，RAW图像的低频系数对压缩和几何变化具有很强的鲁棒性，但是人眼视觉系统对低频变化的感知要大于对高频变化的感知，因此，对水印嵌入位置的选择，本质上是在感知性和鲁棒性两者之间的一种权衡折中，在本发明算法中将水印嵌入在人眼感知度较低的蓝色B通道的低频分量中，这样即保证了水印的鲁棒性，同时利用蓝色B通道增强了水印的不可感知性。

本发明所采用的技术方案为：

用于RAW格式图像的CWT-QIM数字盲水印算法，包括水印的嵌入过程和水印的提取过程，具体步骤如下：

(1)水印的嵌入过程

步骤a.水印图像的生成

假设待嵌入RAW图像的大小为M×N，原始水印信息为一维向量W，根据光栅扫描顺序，原始水印信息W描述为一维向量的形式：

W＝{w₀,w₁,…,w_l-1}                式1

其中它的每个元素w_i满足w_i∈{-1，1}，l大小为m、n分别是DCT分块的块尺寸与水印嵌入的DT-CWT的变换层数；根据水印信息的长度利用随机数产生器对W生成一个长为l的随机数构成的一维向量，记为K；

K＝{k₀,k₁,…,k_l-1}                 式2

将得到的l个水印信号w_i与密钥k_i实行线性调制，得到一个调制后的含水印的信号即：

其中，是由l个组成的一维向量；

步骤b.选择嵌入区域