[发明专利]一种融合哈尔变换的空域彩色图像盲水印方法有效

专利信息
申请号: 201910714542.8 申请日: 2019-08-04
公开(公告)号: CN110415155B 公开(公告)日: 2023-07-14
发明(设计)人: 王环英;刘得成;袁子涵;王刚;苏庆堂;徐效美;张雪婷 申请(专利权)人: 鲁东大学
主分类号: G06T1/00 分类号: G06T1/00
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 264025 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 融合 变换 空域 彩色 图像 水印 方法
【权利要求书】:

1.一种融合哈尔变换的空域彩色图像盲水印方法,包含彩色图像数字水印的嵌入过程和提取过程,其水印嵌入的具体过程描述如下:

Step 1:彩色宿主图像的预处理:将大小为M×M的24位彩色宿主图像H作分层处理,得到红、绿、蓝三个分层宿主图像Hp,并将各层中的像素划分为2×2的非重叠图像块,p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 2:彩色水印图像的预处理:对大小为N×N的24位彩色水印图像W作分层处理,得到红、绿、蓝三个分层水印图像,随之对每层水印图像进行基于私钥Kp的仿射变换得到置乱后的分层水印图像Wpp=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;然后,将各分层水印图像Wp中的每个十进制像素值转换为一个8位的二进制序列,并依次拼接为水印字符串wtpp=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 3:选择水印嵌入块:利用选块矩阵S从分层宿主图像Hp中选择水印嵌入块haarblock,其中,选块矩阵S由MATLAB内置函数randperm伪随机生成,p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 4:求得水印嵌入块的最大能量系数:根据哈尔变换原理,利用公式(1),在空域中直接计算出水印嵌入块haarblock经哈尔变换后矩阵HR的第一行第一列元素HR(1,1),HR(1,1)即为该图像块的最大能量系数Emax

             (1)

其中,haarblock(ij)为水印嵌入块haarblocki行第j列的像素值;

Step 5:计算最大能量系数的上下边界:按照先后顺序从水印字符串wtp中选取水印位w,利用公式(2)、(3),分别求得最大能量系数Emax的上边界Eupper、下边界Elower

   (2)

        (3)

其中,Emax是在空域中计算得到的水印嵌入块haarblock的最大能量系数,mod(.)是求余函数,Tp是第p个颜色通道中的量化步长,为量化系数,00.5,p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 6:计算最优边界值:利用公式(4)求得最大能量系数Emax的最优边界值Emax*

 (4)

其中,EupperElower分别为最大能量系数的上、下边界值,abs(.)是取绝对值函数;

Step 7:求得含水印图像块:根据公式(5),将最大能量系数的变化量分配到图像块的每一个像素中,得到含水印图像块haarblock*

                 (5)

其中,最大能量系数的变化量,haarblock(ij)为水印嵌入块haarblocki行第j列的像素值,;

Step 8:获得含水印宿主图像:重复执行本过程的Step 3-Step 7,直到所有的水印位都被嵌入为止;最后重组三层含水印的分层宿主图像Hp*得到含水印彩色宿主图像H*

其水印提取的具体过程描述如下:

Step 1:彩色含水印宿主图像的预处理:将含水印彩色宿主图像H*的大小调整为M×M并作分层处理,得到红、绿、蓝三层含水印的分层宿主图像Hp*,并将各分层宿主图像中的像素划分为2×2的非重叠图像块,p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 2:选取含水印图像块:利用选块矩阵S从分层宿主图像Hp*中选择含水印图像块haarblock*,其中,选块矩阵S由MATLAB内置函数randperm伪随机生成,p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 3:求得含水印图像块的最大能量系数:根据哈尔变换原理,利用公式(6),在空域中直接计算出含水印图像块haarblock*经哈尔变换后矩阵HR的第一行第一列元素HR*(1,1),HR*(1,1)即为图像块haarblock*的最大能量系数Emax*

            (6)

其中,haarblock*(ij)为含水印图像块haarblock*i行第j列的像素值,;

Step 4:提取水印位:利用公式(7)提取含水印图像块haarblock*中含有的水印位w*

            (7)

其中,mod(.)是求余函数,Tp是第p个颜色通道中的量化步长,Emax*是在空域中计算得到的含水印图像块haarblock*的最大能量系数,p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 5:提取所有的水印位:重复执行本过程的Step 2-Step 4,直到提取所有的水印位w*,依次连接得到含水印字符串wtp*p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 7:获得各分层水印图像:依次取wtp*的8位组成二进制序列并转换成十进制的像素值,重复该操作,直到所有的序列都被转换为十进制的像素值;然后重新排列这些像素值,得到3个N×N的分层水印图像Wp*p=1,2,3分别表示红、绿、蓝三层;

Step 8:解密得到提取的水印图像:将每层分层水印图像Wp*进行基于私钥Kp的逆仿射变换,并重组得到最终提取的彩色水印图像W*

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