[发明专利]一种彩色图像数字水印实现方法

说明书

本发明公开了一种彩色图像数字水印实现方法，属于图像处理技术领域。该方法首先将待加密彩色图像用双四元数进行表示，再使用双四元数分析滤波器组进行处理，得到该彩色图像的粗尺度和细尺度系数矩阵；同时，将数字水印图像进行Arnold置乱处理并转换为一维水印序列；然后选择水印嵌入位置并将水印信息嵌入，再使用双四元数综合滤波器组处理嵌入水印的系数并得到冗余结构的双四元数矩阵；最后，从该矩阵恢复出嵌入水印的彩色图像。本方法在频域进行水印嵌入，在整个处理过程中始终将彩色图像的三个颜色分量作为一个整体来处理，有效地克服了彩色图像数字水印方法的颜色失真问题，另外，本发明的算法复杂度低，适合于推广使用。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种彩色图像数字水印实现方法。

背景技术

图像数字水印技术是一种基于内容的、非密码机制的图像信息隐藏技术，是数字媒体版权保护的重要手段。随着成像传感器的发展以及存储成本的降低，彩色图像作为重要的数字媒体信息已被广泛地应用在消费数码、网页、遥感测绘等领域。尤其是在消费数码领域，数字图像和数字视频等各种数字作品在网络上可以很容易的下载并获取。然而，开放的网络环境和便捷的信息处理技术导致了信息安全和图像作品的版权保护问题日趋严重，如何解决诸如图像等数字媒体的版权保护和信息安全已经引起各行业的普遍关注。图像的数字水印技术可以解决该问题，目前已经成为信息安全领域的一个研究热点。

图像数字水印方法是将具有特定含义的水印信息隐藏在图像中，水印信息可以是作品的序列号、公司标志等，用于证明创作者对其作品的所有权，作为鉴定、起诉非法侵权的证据。数字水印方法具有隐蔽性、鲁棒性、确定性等特征。近年来数字水印技术的发展取得了很大进步，一些较为典型的数字水印技术主要有空间域方法、变换域方法、优化类方法等。

空间域方法一般是通过直接修改原始图像的像素值来达到嵌入水印的目的，该方法操作简单但透明性较差。例如经典的最低有效位方法，其原理是通过修改原始数据中的最低有效位来实现水印的嵌入。由于该方法是直接替换了像素最低位，因而鲁棒性较差。

变换域算法一般通过在图像的变换域来修改图像的其它附加属性，如颜色或纹理并嵌入水印。例如经典的基于离散余弦变换的水印方法和基于傅里叶变换的方法等。这种方法可以使图像具有较高鲁棒性的同时保证含有水印的图像具有较好的透明性。但该方法在处理灰度图像时具有较好的效果，但对于彩色图像，添加水印后会存在不同程度的颜色失真问题。

近几年，人工智能及生物模拟算法为图像数字水印技术注入了新活力。例如蚁群算法、粒子群优化算法以及模拟生物遗传的神经网络等。将这些人工智能方法融入图像的数字水印技术中，可以有效的防止图像被串改。但是，此类方法的复杂度较高，并且在处理彩色图像上仍有颜色失真问题。除了上述方法外还有基于分形方法的水印技术、基于奇异值分解的技术等。尽管现有的图像数字水印方法很多，这些方法在处理二值图像以及灰度图像上有着较为成功的应用，但在彩色图像方面，普遍存在颜色失真问题。因此，如何克服彩色图像的数字水印方法的颜色失真问题就显得尤为重要，具有非常重要的研究意义和实用价值。

发明内容

本发明提出了一种彩色图像数字水印实现方法，该方法采用双四元数来表征彩色图像，并且采用双四元数滤波器组在频域嵌入水印信息。该方法能够有效的克服数字水印过程中出现的颜色失真问题。

本发明提出的彩色图像数字水印实现方法的具体实现步骤如下：

步骤S1，将待加密的彩色图像用双四元数进行表示；

步骤S2，使用双四元数分析滤波器组来处理步骤S1中的彩色图像，得到该彩色图像的粗尺度系数矩阵和细尺度系数矩阵；

步骤S3，将数字水印图像进行Arnold置乱处理并转换为一维水印序列；

步骤S4，进行水印嵌入位置的选择；

步骤S5，水印信息的嵌入，将步骤S3所得到的一维水印序列嵌入到步骤S4所确定的具体位置中；