[发明专利]一种基于多变换域的彩色图像数字水印方法

说明书

本发明提出一种基于多变换域的彩色图像数字水印方法，结合离散小波变换(DWT)、四元数离散余弦变换(QDCT)和奇异值分解(SVD)。首先将彩色图像分通道DWT，再将三个通道同类频率子带用四元数描述，然后根据水印尺寸大小进行分块，并将每个子块进行DQCT，并组成一个系数矩阵，最后，在保证视觉可感知质量下，将水印嵌入到系数矩阵中。本发明提供一种新的彩色图像水印方法，针对现有彩色图像数字水印算法在平衡鲁棒性与透明性关系上还具有提升空间，充分利用各个变换方法的优势，在保证透明性前提下，提高水印算法的鲁棒性和嵌入容量。

技术领域

本发明属于图像信号处理领域，具体涉及一种基于多变换域的彩色图像数字水印方法。

背景技术

随着互联网技术的迅猛发展，数字多媒体数据传输越发迅速、便捷，引发越益严重的个人版权侵害问题。因此，加强对数字作品的个人版权保护问题的需要，其中，数字水印技术作为一种有效的版权保护方式也备受重视。数字水印技术是将版权信息直接嵌入到载图中，需要验证版权时，直接通过与嵌入算法相应的提取算法提取出版权信息，以达到对作品版权保护的目的。

灰度图像数字水印算法主要分为空域算法和变换域算法两类。其中，空域算法是最早的数字水印算法，主要有LSB、Patchwork以及纹理映射等方法。此类算法嵌入容量虽大，但通过改变图像的灰度值嵌入水印，导致算法的鲁棒性较差。因此，为提高算法的鲁棒性，研究人员提出变换算法，例如离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)、四元数离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)和奇异值分解(Singular ValueDecomposition,SVD)等。此类算法是将水印嵌入到某些频率值，一般具有较好的鲁棒性和透明性。但是不同变换域具有各自的优势和缺点，例如DWT水印算法具有良好抗JPEG压缩和抗剪切能力，透明性良好，但是不能抵抗几何攻击能；DCT水印算法则对低通滤波和有损压缩能力，但透明性较差；SVD水印算法因其具有良好的几何不变性，也备受关注。为获得更好的鲁棒性和透明性，研究人员提出了双变换域水印算法的思想，即将各种变换域方法的优势结合，缺陷弥补，例如DWT_DCT、DCT_SVD、DWT_DFT等。

目前，针对图像数字水印算法多是针对于灰度图像，而彩色图像的应用日益广泛，为切合实际需要，彩色图像数字水印算法的研究意义加大。现有彩色图像水印算法，主要分为三大类：1)基于颜色空间的单通道处理方式，将水印嵌入到某一个色彩通道，实质还是灰度图像处理方式，没有最大化利用彩色图像嵌入空间；2)基于色彩空间的多通道处理方式，将水印分散到多个通道进行嵌入，这种方式将各个通道独立处理，嵌入空间较大，但没有考虑各个通道间的联系，且计算复杂度较高；3)基于四元数的整体处理方式，利用一个四元数描述多个色彩通道信息，水印通过调节四元数嵌入到载体当中，这种整体处理方式，保留各个通道间的联系的同时降低计算复杂度，并且具有良好的透明性，但在嵌入容量方面还有待提升。综上所述，现有针对彩色图像水印算法存在一些问题：2)处理方式比较单一，没有将分通道处理和整体处理方式结合，不能充分利用彩色图像巨大的嵌入空间问题。2)在平衡鲁棒性、透明性以及嵌入容量方面还有提升空间。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述问题，结合DWT、四元数离散余弦变换(Quaternion Discrete Cosine Transform,QDCT)和奇异值变换提出一种混合变换域数字水印嵌入方法。通过分通道小波变换和四元数离散余弦变换相结合的方法，利用小波变换的多尺度频率分解特性和四元数余弦变换整体式计算的特点，将数字水印嵌入其中，该方法有较好的鲁棒性和透明性，有效提高嵌入容量。