[发明专利]一种融合离散余弦变换的空域彩色数字图像盲水印方法

权利要求书

1.一种融合离散余弦变换的空域彩色数字图像盲水印方法，其特征在于：是通过特定的水印嵌入过程和水印提取过程实现的，其水印嵌入过程描述如下：

第一步：将一幅大小为M×M的彩色载体图像H分成红、绿、蓝三个分层载体图像H_i，并把每一个分层载体图像H_i分为m×m的非重叠像素方块，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第二步：将一幅大小为N×N的彩色水印图像W分成红、绿、蓝三个分层水印图像，同时，为了提高水印的安全性，对每个分层水印图像进行基于密钥Ka_i的Arnold变换得到置乱后的三个分层水印图像W_i；将分层水印图像W_i中的每个十进制像素值转换为8位二进制数，依次连接成长度为8N²的水印位序列SW_i，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第三步：按照纵向顺序依次从分层载体图像H_i中选择相邻像素方块A和B，其中i=1, 2,3分别表示红、绿、蓝三层；

第四步：根据公式(1)，在空域中直接计算像素方块A和B的直流系数dc_p；

 (1)

其中，p=1, 2分别表示像素方块A和B，m为像素方块的行（列）的大小，f_p(x, y)为像素方块p第x行第y列的像素值；

第五步：按照先后顺序从分层水印序列SW_i中选取待嵌入水印位w；根据相邻像素方块直流系数的相关性，利用公式(2)、(3)，嵌入水印信息w得到像素方块p修改后的直流系数dc_p^*，p=1, 2分别表示像素方块A和B；

 (2)

 (3)

其中，w为待嵌入水印位，avg=(dc₁+dc₂)/2，T_i为第i层的量化步长，i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第六步：依据公式(4)，用修改后的像素值f_p^*(x, y)替换原像素方块p相应位置的像素值f_p(x, y)，得到含水印的像素方块A^*和B^*，其中p=1, 2；

 (4)

第七步：将含水印像素方块A^*和B^*分别更新到其在分层载体图像H_i中的相应位置，其中i=1, 2, 3,分别表示红、绿、蓝三层；

第八步：重复执行本过程的第三步到第七步，直到所有的水印信息都被嵌入完成为止，由此得到含水印的分层载体图像H_i^*；最后，组合三层含水印的分层载体图像H_i^*得到含水印的彩色载体图像H^*，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

其水印提取过程描述如下：

第一步：通过降维处理将含水印载体图像H^*分成红、绿、蓝三个分层图像H_i^*；同时，将每个含水印分层图像H_i^*分成大小为m×m的非重叠像素方块，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第二步：按照纵向顺序依次从含水印分层图像H_i^*中选择相邻的含水印像素方块A^*和B^*，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第三步：根据公式(5)，在空域中直接计算含水印像素方块A^*和B^*的直流系数dc_p^*；

 (5)

其中，m为像素方块的行（列）的大小，f_p^*(x, y)为含水印像素方块p第x行第y列的像素值，p=1, 2分别表示含水印像素方块A^*和B^*；

第四步：根据含水印像素方块A^*和B^*的直流系数dc_p^*之间的大小关系，利用公式(6)从含水印像素方块A^*和B^*中提取水印位w*，其中p=1, 2；

 (6)

第五步：重复执行本过程的第二步到第四步，得到提取的二进制水印序列SW_i^*，将二进制水印序列SW_i^*中每8位二进制信息划分为一组并转换成十进制的像素值，形成分层水印图像，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层；

第六步：对分层水印图像进行基于密钥Ka_i的逆Arnold变换，获得各层的提取水印图像W_i^*；组合各层的提取水印图像W_i^*形成最终的提取水印图像W^*，其中i=1, 2, 3分别表示红、绿、蓝三层。