[发明专利]基于小波域增强型图像掩膜的水印嵌入方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于小波域增强型图像掩膜的水印嵌入方法，主要解决现有方法计算小波系数恰可失真门限不精确和不可调的缺陷。该方法首先将输入图像进行小波分解；然后通过低频子带的背景亮度和亮度变化的最大加权平均计算小波系数的亮度掩膜，通过压缩的输入图像局部标准差和高频子带的边缘掩膜来计算小波系数的纹理掩膜，并根据子带方向确定小波系数的方向掩膜；最后将亮度掩膜、纹理掩膜和方向掩膜进行加权综合，得到小波系数的恰可失真门限。本发明提高了小波系数恰可失真门限的精确性和可调性，更好地估计了水印嵌入强度，改善了含水印图像的视觉质量，可用于数字图像水印领域中衡量人眼对数字图像的感知特性，自适应地控制水印嵌入强度。

主权项

1.一种基于小波域增强型图像掩膜的水印嵌入方法，包括如下步骤：(1)将输入图像I进行4级小波分解，得到一组小波分解子带序列Q；(2)提取子带序列Q中的低频子带，得到一组低频子带序列Q_A；(3)利用低频子带序列Q_A计算子带序列Q中不同小波分解尺度下小波系数的亮度掩膜，得到一组亮度掩膜序列B：B={Bk(m,n)}]]>其中，为第k级小波分解尺度下低频子带、水平子带、垂直子带和对角子带中位于(m，n)处的小波系数的亮度掩膜，Bk(m,n)=max{Vk(m,n),Sk(m,n)}]]>其中，1≤k≤4，1≤m≤p，1≤n≤q，p*q表示子带的大小，为第k级小波分解尺度下低频子带中位于(m，n)处的小波系数的可见性阈值，其中，为第k级小波分解尺度下低频子带中位于(m，n)处的小波系数的平均背景亮度，Gk(m,n)=132Σi=15Σj=15Qk,a′(m′-3+i,n′-3+j)*L(i,j)]]>其中，i、j、m′和n′为控制变量，1≤i≤5，1≤j≤5，m′＝m+2，n′＝n+2，Q′_k，a表示延拓低频子带，Q′_k，a(m′-3+i，n′-3+j)为Q′_k，a中第m′-3+i行第n′-3+j列的小波系数，L(i，j)是低通加权算子L中第i行第j列的权值，L表示为：L=1111112221120211222111111]]>表示第k级小波分解尺度下低频子带中位于(m，n)处的小波系数的空域掩膜，Sk(m,n)=Dk(m,n)*(Gk(m,n)*0.0001+0.115)+(0.5-Gk(m,n)*0.01)]]>其中，为第k级小波分解尺度下低频子带中位于(m，n)处的小波系数的亮度变化的最大加权平均，Dk(m,n)=maxx=1,2,3,4{|▿k,x(m,n)|}]]>其中，是第k级小波分解尺度下低频子带中位于(m，n)处的小波系数沿x方向的亮度变化，▿k,x(m,n)=116Σi=15Σj=15Qk,a′(m′-3+i,n′-3+j)*Rx(i,j)]]>其中，R_x(i，j)是方向加权因子R_x在(i，j)处的权值，1≤x≤4；(4)提取子带序列Q中的高频子带，得到一组高频子带序列Q_T；(5)利用输入图像I和高频子带序列Q_T计算子带序列Q中不同小波分解尺度下小波系数的纹理掩膜，得到一组纹理掩膜序列X；(6)根据不同小波分解尺度下小波系数所在的子带确定子带序列Q中不同小波分解尺度下小波系数的方向掩膜，得到一组方向掩膜序列E：E＝{E_k，a，E_k，h，E_k，v，E_k，d}其中，E_k，a是第k级小波分解尺度下低频子带中所有小波系数的方向掩膜，取1，E_k，h是第k级小波分解尺度下水平子带中所有小波系数的方向掩膜，取1，E_k，v是第k级小波分解尺度下垂直子带中所有小波系数的方向掩膜，取1，E_k，d是第k级小波分解尺度下对角子带中所有小波系数的方向掩膜，取1≤k≤4；(7)根据亮度掩膜序列B、纹理掩膜序列X和方向掩膜序列E，计算子带序列Q中不同小波分解尺度下小波系数的恰可失真门限，得到一组恰可失真门限序列J：J={Jk,y(m,n)}]]>其中，为第k级小波分解尺度下y子带中位于(m，n)处的小波系数的恰可失真门限，Jk,y(m,n)=Ek,y*(Bk(m,n))β*(Xk(m,n))0.2]]>其中，1≤k≤4，1≤m≤p，1≤n≤q，p*q表示y子带的大小，y分别取低频子带、水平子带、垂直子带和对角子带，E_k，y是第k级小波分解尺度下y子带中每个小波系数的方向掩膜，是第k级小波分解尺度下低频子带、水平子带、垂直子带和对角子带中位于(m，n)处的小波系数的亮度掩膜，0＜β≤1是调节因子，控制亮度掩膜的强度，是第k级小波分解尺度下低频子带、水平子带、垂直子带和对角子带中位于(m，n)处的小波系数的纹理掩膜；(8)利用得到的恰可失真门限序列J控制水印嵌入强度，将水印信息嵌入到输入图像I中，得到含水印图像I′。