[发明专利]抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法

权利要求书

1.一种抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法，其特征在于包括下列步骤：

一、将计算机存储的彩色图像的RGB颜色空间转换到L^*a^*b^*颜色空间，用四元超复数矩阵表示，彩色图像的三个分量分别存放于超复数的虚部部分，然后对其整体做超复数的傅氏变换，用矩阵c(u,v)表示；将矩阵c(u,v)的原点移至矩阵的中心，对该矩阵做均匀对数极坐标处理，通过相关参数的设置得到与水印信号维数相同的离散对数极坐标(k₁,k₂)；

二、构造四元超复数形式的二维水印信号w(m,n)(0＜m≤M,0＜n≤N)；

三、定义一种失真度量函数，依据视觉可感知门限的最大值求得一个以嵌入位置和超复数傅氏变换幅度谱为参数的嵌入强度，从而保证在视觉不可感知的条件下嵌入最大强度的水印；

四、水印的嵌入：首先在彩色载体图像的超复数傅氏变换频谱的坐标中找到与离散对数极坐标(k₁,k₂)对应的笛卡尔坐标的位置，将水印信息以加法规则嵌入到载体图像超复数傅氏变换的幅度谱中，对幅度谱的修改只包括超复数的三个虚部；

五、水印的提取：

（1）、先对水印图像做旋转角度估计与逆旋转处理，提取彩色图像的一个分量， 对其进行实数傅氏变换，把直流分量转移到傅里叶幅度谱的中心，然后对该傅里叶频谱进行对数变换用F表示，在变换后的结果中选择一块矩形区域作为检测区域用D表示，根据F和D的最大值的坐标估计图像的旋转角度。

（2）、然后将水印图像变换到四元超复数傅氏变换域，采用与步骤三相同的方法和参数，得到离散对数极坐标，用极大似然法估计水印信号，用归一化相关的方法提取水印比特位。

（3）、水印信息解码、译码，将提取的水印比特位经纠错解码并译码为可读水印信息。

2.根据权利要求1所述的一种抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法，其特征在于：选择彩色图像的L^*a^*b^*颜色空间用四元超复数矩阵表示，四元数描述的图像将其作为一个整体进行处理，并且L^*a^*b^*颜色空间是一种独立于设备的彩色模型，是基于人类眼睛视觉最完整的彩色模型。因此，在L^*a^*b^*颜色空间定义图像失真度量函数，更好地利用人类的视觉感知系统特性，通过求得的掩蔽函数控制水印的嵌入强度，从而保证在水印图像的不可感知性和鲁帮性之间得到更好的平衡。

3.根据权利要求1所述的一种抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法，其特征在于：水印信号是四元超复数形式的二维信号，根据四元超复数傅氏变换与逆变换的特点，将水印信号构造为实部为零、三个虚部相同的纯四元数。

4.根据权利要求1所述的一种抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法，其特征在于：采用了离散均匀对数极坐标的方法，一方面，根据要嵌入的水印信息的维数确定极坐标向笛卡尔坐标转换过程中极径r和极角θ的移动步长，进一步计算出与水印信号维数相同的离散对数极坐标(k₁,k₂)；另一方面，通过有关参数的设置，确定与(k₁,k₂)对应的图像超复数傅氏变换域笛卡儿坐标的位置，也就是说可以通过参数的设置确定水印的嵌入位置。