[发明专利]一种融合DCT和DHT的空域彩色数字图像盲水印方法

说明书

本发明结合空域数字水印算法运行速度快和频域数字水印算法鲁棒性高的优点，公开了一种融合离散余弦变换（DCT）和离散哈特利变换（DHT）的空域彩色数字图像盲水印方法。本发明无需进行真正的DCT及DHT，仅根据DCT和DHT直流分量的独有特性，在空域中完成数字水印的嵌入与盲提取。本发明将彩色数字水印嵌入到彩色载体图像中，不仅具有较强的鲁棒性，还具有较好的水印不可见性和较高的实时性，解决了大容量彩色图像数字水印算法运行速度慢、不可见性差的难题，适用于快速、高效进行数字媒体版权保护的场合。

技术领域

本发明属于网络空间安全技术领域，涉及彩色数字图像作为数字水印的版权保护。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，互联网和多媒体技术作为信息交流和传输的重要渠道日益普及，并成为日常生活中不可或缺的一部分。与此同时，由于互联网信息的公开性，各类数字产品在网上传输的同时，也产生了一系列诸如盗版、侵权、篡改的问题。因此，版权保护问题越来越受到国内外学者的广泛关注。数字水印技术作为一种有效的数字产品版权保护和数据安全维护技术应运而生。数字水印技术能够将作为标识信息的数字水印以特定的规则嵌入到数字载体中，并在视觉上不容易被发现，由此达到确认版权所有者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的，从而进行有效地版权保护。

根据载体图像处理域的不同，数字水印算法可以划分为空域水印算法和频域水印算法，前者计算简单、运行速度快，但鲁棒性较差，而后者虽然鲁棒性相对较强，但算法的运行时间较长，实时性较差。因此，如何结合二者的优点，设计一种不可见性好、鲁棒性强且实时性高的数字水印算法成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种融合DCT和DHT的空域彩色数字图像盲水印方法，具体包含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：对一幅大小为M×M的24位彩色载体图像H作降维处理，得到红、绿、蓝三个分层载体图像H_i，并将各分层载体图像中的像素划分为m×m的非重叠像素块，其中i＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；

第二步：对一幅大小为N×N的24位彩色水印图像W作降维处理，得到红、绿、蓝三个分层水印图像，同时，为了提高水印的安全性，对每个分层水印图像进行基于密钥Ka_i的Arnold变换得到置乱后的三个分层水印图像W_i；将分层水印图像W_i中的每个十进制像素值转换为8位二进制数，依次连接成长度为8N²的水印位序列SW_i，其中i＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；

第三步：按先后顺序依次从分层载体图像H_i中选择像素块A，根据公式(1)，在空域中直接计算像素块A在离散余弦变换(DCT)结果中的直流系数dc，此处i＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；

其中，m为像素块的行、列的大小，f(x,y)为像素块A第x行第y列的像素值；

第四步：重复执行本过程的第三步，直到获得分层载体图像H_i中所有像素块的直流系数为止，然后，组合所有的直流系数得到大小为p×p的直流系数矩阵DC-map_i，并将其划分为m×m的非重叠直流系数块，其中i＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层，p＝M/m；

第五步：利用基于密钥Kb_i的MD5哈希伪随机选择算法从直流系数矩阵DC-map_i中随机选择直流系数块B，根据公式(2)，在空域中直接计算其在离散哈特利变换(DHT)结果中的直流分量dh，此处i＝1,2,3分别表示红、绿、蓝三层；

其中，m为直流系数块B的行、列的大小，g(x,y)为直流系数块B第x行第y列的值；