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一种基于变换域的彩色图像数字水印方法


技术摘要:
本发明公开了一种基于变换域的彩色图像数字水印方法,一种方法包括:样条图像预处理;水印嵌入过程;水印提取过程。另一种方法包括:水印Arnold置乱;水印嵌入过程;水印提取过程。本发明在保证不降低载体数据视觉质量,满足水印透明性的前提下,能有效抵抗噪声,对象  全部
背景技术:
矢量图也称为面向对象的图像或绘图图像,矢量图使用直线和曲线来描述图形, 基于数学方程中用点,直线,弧线,多边形等几何图元表示。矢量图可以以最高分辨率打印 输出,许多工业设计,广告牌图案,标志的制作都是用矢量图来绘制。和常见的栅格图像不 同,矢量图具有下列优点:(1)与分辨率无关,对矢量图任意缩小或放大不会引起图像清晰 度的改变。(2)矢量图可以平滑矢量线和颜色边缘,保持线条同比例。(3)矢量图保存的是线 条和颜色信息,只与复杂程度相关,因此矢量文件存储空间小。(4)矢量数据精度高。因此数 字矢量图是地理信息系统(Geographic  Information  System,GIS)最重要的数据,已被广 泛应用于导航,地籍管理,数字城市,智能交通等领域。 Slant变换的斜向量呈均匀阶梯下降的离散错齿波形。斜变换计算简单,并且旨在 将基矢量与恒定亮度斜率的区域相匹配,Slant变换已应用于许多图像处理,例如变换编码 和图像恢复。就编码而言,Slant变换被认为是用于能量压缩的次优正交变换。Slant变换中 大多数的中频系数的正负符号在JPEG压缩和Gaussian加噪前后保持不变。 近几年在图像处理中小波变换受到非常重视,在图像压缩,特征检测以及纹理分 析中经常用到小波变换。小波变换能够同时在时间域和频域对信号局部特征进行多尺度研 究,既能考察局部时间域的频域特征,又能考察局部频域过程的时域特征。基于传统小波变 换的提升小波由Swelden在1996年提出。提升小波在信号处理领域得到了广泛应用:在视频 领域,利用提升小波方法能够自适应地对任意形状物体进行编码,并且编码效率显著提高, 主观评价效果更好;在静态图像处理方面,提升小波在低比特率的情况下具有较好的压缩 性能,在同一编码结构中能够提供有效失真和无失真的压缩。提升方法构造小波变换分为 三个步骤:剖分,预测和更新。 对于图像,人类视觉系统的主要特征一般体现在图像亮度特性,频域特性和图像 类型特性等三个方面。其中,亮度特性指的是人眼对于亮度变化的敏感程度,通常来说,人 眼对于高亮度区域噪声的敏感性较小,因此图像背景亮度越高,代表能嵌入的附加信息就 越多。对于频域特性,图像从空间域变换到频谱域,人眼对高频内容敏感性较低。从图像类 型特性而言,人类视觉系统对于平滑区域的敏感程度高于纹理密集的区域,因此图像纹理 越密集,代表能够嵌入的信息就越多。
技术实现要素:
本发明提供了一种基于变换域的彩色图像数字水印方法,本发明在保证不降低载 体数据视觉质量,满足水印透明性的前提下,能有效抵抗噪声,对象修改攻击,详见下文描 述: 一种基于变换域的彩色图像数字水印方法,所述方法包括: 4 CN 111583085 A 说 明 书 2/8 页 获取嵌入水印的变换矩阵并执行逆Slant变换,获得嵌入水印信息的LL*子带,LL* 子带与LH,HL,HH分量结合组成包含水印信息的颜色图像; 沿着颜色图像生成的逆过程解析颜色图像以获得left_color和right_color元素 的属性,写入矢量图XML文件中; 把待检测的颜色图像和初始颜色图像进行离散小波变换,分别获得低频子带并进 行Slant变换,得到变换矩阵; 对两组变换系数“之”字形排序,提取水印信息,并进行逆DCT变换,获取水印图像。 其中,所述获取嵌入水印的变换矩阵具体为: 加载矢量图像的XML文件,生成对应DOM树,分别获取left_color元素和right_ color元素的B,R,G属性值;通过取值和量化B,R,G属性值组成一个二维阵列; 对水印图像执行一次DCT变换,生成变换矩阵,不同的频率部分经变换后分布在变 换矩阵的不同位置;对颜色图像C(x,y)进行离散小波变换,获得低频子带LL; 对低频子带LL进行Slant变换,得到变换矩阵LL_ST(u,v);对上述获得的变换系数 LL_ST和Wdct按照“之”字形排序,按照加法原则把Wdct的低频系数嵌入到对应LL_ST(u,v)的 低频位置,生成嵌入水印的变换矩阵。 进一步地于,所述加法原则具体为: 其中,mi表示水印图像Wdct的系数,xi表示LL子带Slant变换后LL_ST(u,v)的系数, 表示水印嵌入后LL_ST*(u,v)的系数,∝是嵌入强度因子。 所述对两组变换系数“之”字形排序,提取水印信息具体为: 一种基于变换域的彩色图像数字水印方法,所述方法包括: 将置乱后的三色分量进行合并,获得Arnold置乱后的水印图像并进行Arnold加 密、三色基分离操作,分别对三色基分量进行Slant变换,获得变换系数; 对原始图像进行二级提升小波变换,对LH2子带进行三色基分离并分别作Slant变 换,得到各自变换矩阵; 结合人类视觉系统对不同的颜色分量采用不同的嵌入强度,进行水印嵌入操作; 将嵌入水印后的三色基执行逆Slant变换,将三色基分量进行合并通过提升小波 逆变换,生成包含水印信息的图像; 把待检测、原始图像分别进行二级提升小波变换,对获得的LH2分量三色基分离分 别进行Slant变换,得到变换矩阵; 提取水印并将提取的水印信息执行一次逆Slant变换,然后合并三色基分量通过 Arnold解密操作,提取水印图像。 其中,所述结合人类视觉系统对不同的颜色分量采用不同的嵌入强度,进行水印 嵌入操作具体为: S_I*R(G,B)(i,j)=S_IR(G,B)(i,j) αR(G,B)×S_WR(G,B)(i,j) 其中,αR(G ,B)是嵌入强度,S_WR(G ,B)(i,j)为变换系数,S_IR(G ,B)(i,j)为各自变换矩 阵,S_I*R(G,B)(i,j)为嵌入水印后的变换矩阵。 5 CN 111583085 A 说 明 书 3/8 页 进一步地,所述提取水印具体为: 其中,S_W *R(G,B) (i,j)为提取出的水印信息。 本发明提供的技术方案的有益效果是: 1、本发明能有效保证水印不可见性,对常见的噪声攻击,JPEG压缩,缩放和剪切攻 击的鲁棒性较好; 2、本发明能够利用视觉掩蔽现象满足水印感知不可见的特性;水印信息广泛分布 在整个图像的频谱域,有利于保证隐蔽性;抵抗攻击的能力较强等主要优势。 附图说明 图1为基于DCT、DWT与Slant变换的样条图数字水印方法的流程图; 图2为基于LWT和Slant变换的双彩色图像数字水印方法的流程图。
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