[发明专利]一种图像水印嵌入与提取方法

说明书

本发明提供了一种图像水印嵌入与提取方法。本发明首先对原始载体图像分为ROI区域和RONI区域，选取ROI区域进行2D‑DWT变换提取低频子带LL，并对低频LL子带进行QR分解得到Qi矩阵和Ri矩阵，同时将水印图像灰度化后进行QR分解得到Qw矩阵和Rw矩阵。利用嵌入算法将Rw矩阵嵌入Ri矩阵后进行2D‑IDWT变换得到ROI区域带水印的照片，再与RONI区域合并得到完整的带水印照片。提取水印图像时，对嵌入水印后的载体图像选取RIO区域进行2D‑DWT变换，提取低频子带LL1，对提取的低频子带LL1进行QR分解得到的Re、Qe矩阵，利用反向嵌入规则得到提取的水印图像。本发明提高了水印图像的不可感知性，同时达到对照片验证和保护的目的，使得水印嵌入提取计算简单，易于实现。

技术领域

本发明涉及图像水印技术领域，特别涉及一种图像水印嵌入与提取方法。

背景技术

随着互联网的普及和数字技术的广泛应用，数字产品变得极大丰富并且传播便捷，同时版权保护问题也日益突出，促成了数字水印技术的发展。

现有的数字水印方法包含小波变换法、离散余弦变化，傅里叶变换等变换域结合矩阵分解嵌入水印方法。2019年Nejati F等人发表的文章《Fragile Watermarking forImage Authentication Using QR factorization and Fourier Transform》中提出QR分解和傅里叶变换的图像认证脆弱水印，对载体图片进行傅里叶变换后和水印图片均进行QR分解，并通过R矩阵对水印进行嵌入。上述方法均未充分利用低频细节部分及其低频细节中每一个像素，因此含水印载体图像的不可感知性和脆弱性不够理想。

针对上诉问题，考虑到图像一般分为高频部分和低频部分，高频记录了细节特征,低频记录了光影和背景等，而人眼视觉系统更聚焦于高频部分。由于小波变换能更好的分离出低频与高频部分，在分离出的低频细节中每一个像素嵌入水印信息可提高不可感知性和脆弱性，能达到对照片验证和保护的目的。因此本发明选取载体图像中的重点区域并在人眼视觉不敏感的低频嵌入水印，提高了不可感知性，同时实现破坏载体图像任意一个像素都会破坏水印信息。

发明内容

本发明的目的是达到对照片验证和保护，因此提供一种图像水印嵌入与提取方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

Step1：载体图像和水印信息预处理；

将载体图像以中心处选取ROI区域（感兴趣区域），剩余为RONI区域（非感兴趣区域），对ROI区域进行2D-DWT变换（二维离散小波变换）得到子带，将其中的低频子带LL进行QR分解为Qi矩阵、Ri矩阵，同时对水印图像灰度化后进行QR分解得到Qw矩阵、Rw矩阵。

Step2：水印信息嵌入载体图像；

将水印图像的Rw矩阵通过嵌入规则嵌入到载体图像的低频子带LL，得到带有水印信息的低频子带LL，将各子带进行2D-IDWT变换（二维离散小波逆变换）得到ROI区域带水印图像，最后与RONI区域合并得到含水印的载体图像。

Step3：水印提取；

将含水印的载体图像以中心处选取ROI区域，对ROI区域进行2D-DWT得到低频子带LL1，将低频子带LL1进行QR分解得到Qe、Re矩阵，利用反向嵌入规则提取得到水印图像。

所述Step1具体步骤为：

Step1.1：将大小为m×n的图像以中心处选取大小为r×r 的ROI区域，其余为RONI区域，其中m≥800，n≥800，ROI区域左上角像素点坐标为（，），右上角像素点坐标为（，），左下角像素点坐标为（，），右下角像素点坐标为（，），当m=n=800时，选取整张图像均为ROI区域，且不考虑RONI区域；