基于小波变换和视觉特性的自适应图像水印嵌入方法
【专利摘要】本发明公开了数字图像信息安全【技术领域】中的一种基于小波变换和视觉特性的自适应图像水印嵌入方法。包括对图像进行灰度处理，计算图像中每个像素的综合视觉掩盖值，对图像进行小波变换，得到图像中每个像素的低频分量小波系数、高频水平分量小波系数、高频垂直分量小波系数和高频对角分量小波系数，分别计算低频分量小波系数的视觉掩盖值和高频对角分量小波系数的视觉掩盖值，将水印序列平均分成2个水印子序列，确定低频分量小波系数嵌入水印的位置并嵌入一个水印子序列，确定高频对角分量小波系数嵌入水印的位置并嵌入另一个水印子序列，最后进行小波反变换，得到嵌入水印的图像。本发明提高了水印的不可见性和鲁棒性。
【专利说明】基于小波变换和视觉特性的自适应图像水印嵌入方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字图像信息安全【技术领域】，尤其涉及一种基于小波变换和视觉特性的自适应图像水印嵌入方法。
【背景技术】
[0002]近些年，数字媒体的出现使人们能够更容易处理、分享和传送信息，但随着数字媒体技术的迅猛发展和广泛应用，数字媒体的版权保护问题越来越受到人们的关注，数字水印技术应运而生。按照水印嵌入的载体，数字水印分为图像水印、音频水印和视频水印，其中图像水印因其应用前景广泛更受研究人员关注。
[0003]数字图像水印技术是将水印信息(通常是一幅Logo图像)以一种透明的方式嵌入到原始图像中，生成含水印图像并能够随时随地从图像中提取水印以验证版权信息的技术。水印应具有一定的鲁棒性，即对含水印图像进行一定程度的攻击(如压缩、滤波、剪切等)的情况下，仍能从中提取出水印信息。因此，鲁棒性要求图像中较多地嵌入水印以提高对图像攻击的抵抗能力。水印还应具有透明性，即要求图像中含较少地嵌入水印以尽量降低对原始图像质量的影响。因此，平衡透明性和鲁棒性是数字图像水印的一个重要研究内容。
[0004]目前,数字图像水印可分为空域水印嵌入和变换域水印嵌入，其中变换域水印嵌入因采用时频分析方法而拥有更好的透明性和鲁棒性，成为是数字图像水印的研究热点之一。通常，使用峰值信噪比(Power Signal-to-Noise Ratio，PSNR)来衡量含水印图像与原始图像之间的差异(图像失真XPSNR值越高，表明含水印图像与原始图像之间的差异越小，即水印嵌入过程对原始图像的像素值的改变较小，水印的不可见性越好。然而，现有实验表明，含水印图像的质量不能仅用PSNR衡量，还与人的主观视觉感受有关。因此，充分利用频率域的特点，并挖掘人类视觉系统的特性，将水印嵌入到人眼不敏感的区域，有助于提高水印的不可见性。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供一种基于小波变换和视觉特性的自适应图像水印嵌入方法，用于解决现有技术存在的不足。
[0006]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于小波变换和视觉特性的自适应图像水印嵌入方法，其特征是所述方法包括:
[0007]步骤1:对图像进行灰度处理；
[0008]步骤2:计算图像中每个像素的综合视觉掩盖值；
[0009]步骤3:对图像进行小波变换，得到图像中每个像素的低频分量小波系数、高频水平分量小波系数、高频垂直分量小波系数和高频对角分量小波系数；
[0010]步骤4:利用综合视觉掩盖值分别计算低频分量小波系数的视觉掩盖值和高频对角分量小波系数的视觉掩盖值；[0011]步骤5:将水印序列平均分成2个水印子序列；
[0012]步骤6:确定低频分量小波系数嵌入水印的位置并嵌入一个水印子序列，确定高频对角分量小波系数嵌入水印的位置并嵌入另一个水印子序列；
[0013]步骤7:对嵌入水印序列的低频分量小波系数、高频水平分量小波系数、高频垂直分量小波系数和嵌入水印序列的高频对角分量小波系数进行小波反变换，得到嵌入水印的图像。
[0014]所述计算图像中每个像素的综合视觉掩盖值采用公式MF(i，j) =MAX(Ml(i, j)，MIN(ME(i, j),MT(i, j)))；
[0015]其中，Mf(i，j)为图像中第i行第j列像素的综合视觉掩盖值；
[0016]Ml(i, j)为图像中第i行第j列像素的亮度掩盖值；
[0017]Me(i, j)为图像中第i行第j列像素的纹理掩盖值；
[0018]Mt(i, j)为图像中第i行第j列像素的边缘掩盖值。
[0019]利用综合视觉掩盖值计算低频分量小波系数的视觉掩盖值/高频对角分量小波
系数的视觉掩盖值采用公式
【权利要求】
1.一种基于小波变换和视觉特性的自适应图像水印嵌入方法，其特征是所述方法包括: 步骤1:对图像进行灰度处理； 步骤2:计算图像中每个像素的综合视觉掩盖值； 步骤3:对图像进行小波变换，得到图像中每个像素的低频分量小波系数、高频水平分量小波系数、高频垂直分量小波系数和高频对角分量小波系数； 步骤4:利用综合视觉掩盖值分别计算低频分量小波系数的视觉掩盖值和高频对角分量小波系数的视觉掩盖值； 步骤5:将水印序列平均分成2个水印子序列； 步骤6:确定低频分量小波系数嵌入水印的位置并嵌入一个水印子序列，确定高频对角分量小波系数嵌入水印的位置并嵌入另一个水印子序列；步骤7:对嵌入水印序列的低频分量小波系数、高频水平分量小波系数、高频垂直分量小波系数和嵌入水印序列的高频对角分量小波系数进行小波反变换，得到嵌入水印的图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述计算图像中每个像素的综合视觉掩盖值采用公式 Mf (i，j) =MAX (Ml (i，j)，MIN(ME(i，j)，MT(i，j)))； 其中，Mf(i，j)为图像中第i行第j列像素的综合视觉掩盖值； Ml(i, j)为图像中第i行第j列像素的亮度掩盖值； Me(i, j)为图像中第i行第j列像素的纹理掩盖值； Mt(i, j)为图像中第i行第j列像素的边缘掩盖值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是利用综合视觉掩盖值计算低频分量小波系数的视觉掩盖值/高频对角分量小波系数的视觉掩盖值采用公式
4.根据权利要求3所述的方法，其特征是所述步骤6具体包括: 步骤101:对每个像素的低频分量小波系数按照该像素的低频分量小波系数的视觉掩盖值的大小排序，得到第一序列； 对每个像素的高频对角分量小波系数按照该像素的高频对角分量小波系数的视觉掩盖值的大小排序，得到第二序列； 步骤102:选择第一序列的前N个低频分量小波系数嵌入一个水印子序列，选择第二序列的前N个高频对角分量小波系数嵌入另一个水印子序列； 其中，N为水印子序列中水印的个数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述选择第一序列的前N个低频分量小波系数嵌入一个水印子序列/选择第二序列的前N个高频对角分量小波系数嵌入另一个水印子序列采用公式:
Ck, (i, j) =Ck(i, j) +watermark(k) XM(i, j) Xembedpower ； 其中，Ck(i，j)为第一序列/第二序列中第k个低频分量小波系数/高频对角分量小波系数； i和j分别为第k个低频分量小波系数/高频对角分量小波系数对应的像素的横坐标和纵坐标； Ck' (i，j)为第一序列/第二序列中第k个低频分量小波系数/高频对角分量小波系数嵌入水印后的值； watermark (k)为水印子序列中的第k位水印值； M(i, j)为低频分量小波系数/高频对角分量小波系数Ck(i，j)的视觉掩盖值； embedpower为设定比例系数。
【文档编号】G06T1/00GK103559677SQ201310519922
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】焦润海, 马思达, 李博 申请人:华北电力大学