[发明专利]一种基于二维离散余弦变换的数字图像盲水印方法

说明书

本发明利用频域数字水印算法鲁棒性强的优点，公开了一种基于二维离散余弦变换的数字图像盲水印方法。本发明在变换域中选取图像块经过二维离散余弦变换后的部分中频系数，并通过修改所选中频系数间的大小关系完成数字水印的嵌入与盲提取。该发明将数字图像水印嵌入到宿主图像中，不但具有较好的水印不可见性，而且具有较强的鲁棒性，适用于数字图像版权保护的场合。

技术领域

本发明属于信息安全技术领域，涉及数字图像的高不可见性、强鲁棒性数字水印版权保护。

背景技术

随着Internet和多媒体技术的迅猛发展，互联网渗透于日常生活的方方面面，我们可以更加准确高效地获取所需信息，但随之也产生了一系列严重问题，如盗版、侵权、篡改等。因此，对知识产权和版权的保护迫在眉睫，数字水印技术应运而生。数字图像水印的成功嵌入和提取能够有效保护其版权，从而解决这一难题。在近年来数字水印的研究中，具有较好水印不可见性的同时具有较强鲁棒性的数字水印算法逐渐成为数字水印技术发展的主流。因此，如何设计一种高不可见性、强鲁棒性的数字水印算法是当前数字水印技术的难点之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于二维离散余弦变换的数字图像盲水印方法，其特征在于水印的实现分为水印嵌入和水印提取两个过程，其水印嵌入过程描述如下：

第一步：宿主图像及水印图像的预处理：将一幅大小为M×M的灰度宿主图像H分为大小为m×m的非重叠像素块；对一幅大小为N×N的灰度水印图像W进行基于私钥Ka_i的Arnold变换以提高水印的安全性，并将水印图像W中的每个十进制像素值转换为8位二进制序列，依次连接成长度为8N²的水印位序列SW；

第二步：选择宿主图像的嵌入块：利用randperm函数生成的伪随机序列从宿主图像H中选择像素块A；

第三步：根据公式(1)，对选取的像素块A进行二维离散余弦变换DCT得到变换矩阵dctA,并按照Z字形选取变换矩阵dctA的4对DCT中频系数(c_i1,c_i2)，其中i＝1,2,3,4，分别表示第i对DCT中频系数；

dctA＝dct2(A)     (1)

其中，dct2(.)为二维离散余弦变换函数；

第四步：按照先后顺序从水印序列SW中依次选取4个水印位w_i；利用公式(2)、(3)，修改DCT中频系数对(c_i1,c_i2)之间的大小关系以嵌入水印位w_i，i＝1,2,3,4；

自定义函数signc(.)的确定规则如下：

其中，sign(.)是取符号函数，avg＝(abs(c_i1)+abs(c_i2))/2，T为量化步长；

第五步：用修改后的DCT中频系数对(c_i1^*,c_i2^*)替换原有的DCT中频系数对(c_i1,c_i2)得到含水印的变换矩阵dctA^*，其中i＝1,2,3,4，分别表示第i对DCT中频系数；

第六步：根据公式(5)，对变换矩阵dctA^*进行逆二维离散余弦变换得到含水印的像素块A^*，并将含水印像素块A^*更新到宿主图像H中；

A^*＝idct2(dctA^*)          (5)