基于LSB算法的双域量子彩色图像水印方法及装置

本发明涉及图像安全的，尤其涉及一种基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，以及基于lsb算法的双域量子彩色图像水印装置。

背景技术：

1、随着信息时代的发展，图像、音频等形式的多媒体技术的使用范围越来越广，使用频率越来越高。这些多媒体数据在网络发布，某些人未经授权就对这些数据进行非法下载、转发等操作，对产权方造成严重损失。数字图像是目前网络上最流行的多媒体形式之一，因此数字图像的安全是互联网安全的重要组成部分，而图像安全问题也被人们重点研究。

2、目前人们主要采取两种方案来解决图像的安全问题：使用图像加密技术实现图像的安全传输和存储；使用图像水印技术实现图像的版权保护。

3、数字图像水印技术是以一种不易被人察觉的方法将水印嵌入到图像中的安全措施，嵌入水印后不会影响原图像的视觉质量，必要时可以使用水印提取算法将水印提取或者检测出来。量子计算机的出现对经典的水印算法产生了冲击，量子水印算法的研究也变得迫在眉睫。

技术实现思路

1、为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其嵌入水印后的图像的视觉质量高，椒盐噪声下的鲁棒性强。

2、本发明的技术方案是：这种基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其包括：

3、(1)将大小为2n-1×2n-1，24位rgb彩色水印图像扩展成大小为2n×2n，6位rgb彩色水印图像；

4、(2)将大小为2n×2n，24位rgb彩色载体图像和扩展后的水印图像表示成用量子图像表示方法ncqi表示的量子图像|c>和|w>；

5、(3)使用只有产权方知道的密钥将|w>进行像素颜色的置乱，得到量子图像|w'>，再对|w'>进行位置信息的置乱，得到最终完全无序的水印图像|w”>；

6、(4)在空域上，将水印图像的量子比特信息与载体图像的最后两个量子比特通过双量子比较器进行比较，进而生成密钥，再结合lsb算法把|w”>嵌入到|c>中，生成中间图像|cw>；

7、(5)在频域上，使用频域上的lsqb算法，把|w”>嵌入到|cw>中，生成最终的嵌入水印后的量子图像|cw'>；

8、(6)在水印图像的提取过程中，分别从频域和空域中提取水印图像。

9、还提供了基于lsb算法的双域量子彩色图像水印装置，包括：

10、扩展模块，其配置来将大小为2n-1×2n-1，24位rgb彩色水印图像扩展成大小为2n×2n，6位rgb彩色水印图像；

11、量子图像表示模块，其配置来将大小为2n×2n，24位rgb彩色载体图像和扩展后的水印图像表示成用量子图像表示方法ncqi表示的量子图像|c>和|w>；

12、置乱模块，其配置来使用只有产权方知道的密钥将|w>进行像素颜色的置乱，得到量子图像|w'>，再对|w'>进行位置信息的置乱，得到最终完全无序的水印图像|w”>；

13、空域嵌入模块，其配置来在空域上，将水印图像的量子比特信息与载体图像的最后两个量子比特通过双量子比较器进行比较，进而生成密钥，再结合lsb算法把|w”>嵌入到|c>中，生成中间图像|cw>；频域嵌入模块，其配置来在频域上，使用频域上的lsqb算法，把|w”>嵌入到|cw>中，生成最终的嵌入水印后的量子图像|cw'>；

14、提取模块，其配置来在水印图像的提取过程中，分别从频域和空域中提取水印图像。

15、本发明的载体图像和水印图像都使用量子图像表示方法ncqi表示，对水印图像进行像素颜色和位置上的置乱，置乱时的密钥c、m和n将保证非法用户对水印图像的篡改，对产权方进行版权保护，将置乱后的水印图像和载体图像r、g、b通道的最后一位通过双量子比特比较器进行比较生成密钥k，结合lsb算法和密钥k，将水印图像通过cnot门嵌入到载体图像的空域中，得到中间图像，再通过对lsqb算法进行改动，将水印图像嵌入到中间图像的频域中，最终得到空域和频域都嵌入水印的图像，所以本发明嵌入水印后的图像的视觉质量高，椒盐噪声下的鲁棒性强。

技术特征：

1.基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述步骤(1)中，当n＝1时，24位rgb彩色水印图像，大小为1×1，对其进行扩展；扩展后为6位rgb彩色水印图像，大小为2×2，(106,90,205)为扩展前水印图像的像素值，将十进制转换成二进制，r通道、g通道和b通道中，106转换成二进制为01101010，分成01、10、10、10这四个2比特字符串后，分别赋给扩展后的四个像素的通道。

3.根据权利要求2所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述步骤(2)中，将载体图像和扩展后的水印图像转换成量子图像表示方法ncqi表示的量子图像，分别用|c>和|w>表示

4.根据权利要求3所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述步骤(3)包括以下分步骤：

5.根据权利要求4所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述步骤(4)包括以下分步骤：

6.根据权利要求5所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述步骤(5)包括以下分步骤：

7.根据权利要求6所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述步骤(6)频域提取包括以下分步骤：

8.根据权利要求7所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述步骤(6)空域提取包括以下分步骤：

9.根据权利要求8所述的基于lsb算法的双域量子彩色图像水印方法，其特征在于：所述逆置乱为：置乱图像的像素(i，j)替换新图像的位置(m(i)，n(j))处的像素，在遍历完水印图像的所有像素后，得到的图像是原始图像。

10.基于lsb算法的双域量子彩色图像水印装置，其特征在于：包括：

技术总结
基于LSB算法的双域量子彩色图像水印方法及装置，嵌入水印后的图像的视觉质量高，椒盐噪声下的鲁棒性强。方法包括：(1)将24位RGB彩色水印图像扩展成6位RGB彩色水印图像；(2)将24位图像和扩展后的水印图像表示成用量子图像表示方法NCQI表示的量子图像；(3)使用只产权方知道的密钥|W>进行像素颜色的置乱，得到量子图像，再进行位置信息的置乱，得到完全无序的水印图像；在空域上，将水印图像的量子比特信息与载体图像的最后两个量子比特通过双量子比较器比较，生成密钥，再结合LSB算法嵌入到载体图像中，生成中间图像；在频域上，使用频域上的LSQb算法，生成最终的嵌入水印后的量子图像；在水印图像的提取过程中，分别从频域和空域中提取水印图像。

技术研发人员：李祯祯,王骞卉,李雅睛,丁海洋,李子臣,王东飞
受保护的技术使用者：北京印刷学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12