CN103177415A - 基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法，结合了人眼对图像前后景区域不同的变化敏感程度、离散余弦变换与加密傅里叶光全息等技术。利用二值水印图像生成光全息水印，采用双随机相位调制的方式对全息水印进行加密，保证了水印的安全性能。再对彩色载体图像分通道，选择人眼不敏感的蓝色通道，结合K均值方法，分割出图像的前景区和后景区。在变换域，对后景区嵌入加密的光全息水印。嵌入的水印隐蔽性好，鲁棒性很强，重建的水印与原水印具有很高的相似性，改善了传统全息水印在彩色载体图像中的不可见性。

Description

基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法

技术领域

本发明涉及一种数字水印技术，特别涉及一种基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法。

背景技术

数字水印技术发展至今，已取得很大的突破，水印技术是现代社会对数字作品版权保护的一种有效手段，也是信息隐藏的一种好方法。然而，随着网络盗版现象的出现和猖獗，数字作品的安全问题正成为人们担心的一大问题。就数字水印技术而言，其具有低成本、隐蔽性好、灵活多变、安全性高等特点。可以将数字水印技术简单的划分为空间域水印技术和变换域水印技术，空间域水印技术算法简单，安全性低，水印的鲁棒性也低，常用作脆弱性水印；而变换域水印技术安全性高，水印的鲁棒性能高，是主流的数字水印技术。

根据人眼视觉特性，一幅图像可以划分为前后景区域，人眼对于前景区和后景区的变化敏感程度不同，尤其是后景区敏感程度较低，在这一区域嵌入水印可以满足水印不可见性的要求。光全息技术获得诺贝尔物理学奖，将光全息技术运用到数字水印领域，可以大幅提升水印的鲁棒性能。结果表明，这一算法在彩色载体图像中嵌入加密全息水印，水印不可见性好，同时该水印算法鲁棒性强，经过各种攻击后仍可以有效提取出水印信息。

发明内容

本发明是针对传统的全息水印算法无法做到不可见，安全性差的问题，提出了一种基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法，利用K均值对图像进行分割，结合变换域DCT变换域加密傅里叶全息水印算法，对彩色载体图像嵌入全息水印信息，实现水印的不可见性。

本发明的技术方案为：一种基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法，包括水印嵌入算法和水印提取算法，具体包括如下步骤：

水印嵌入算法：

1）采用RGB模式的彩色图像作为载体图像，二值黑白图像为水印图像；

2）利用K均值聚类方法对载体图像的蓝色通道进行分割，得到图像的前景区和后景区；

3）将后景区作为嵌入水印的特征区域，对后景区进行分块，使用DCT变换，把后景区转换到变换域，选取其中频系数；

4）用二值水印图像生成全息水印，采用双随机相位调制的方式进行加密；

5）将加密的全息水印嵌入到中频系数上；

6）还原步骤3）中后景区各个分块，然后进行逆DCT变换，合并RGB三个通道，得到含加密全息水印的彩色图像；

水印提取算法：

A）选取含水印图像的蓝色通道提取水印信息;

B）用K均值分割出图像的前后景区，对后景区进行分块，利用DCT变换转换到变换域；

C）比较原后景区的中频系数和现后景区的中频系数，作出差值；

D）选取合适的提取强度进行逆傅里叶变换、相位调制得到重建的二值全息水印；E）使用滤波和二值化作进一步的处理以得到清晰地二值水印图像。

本发明的有益效果在于：本发基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法，明载体图像嵌入全息水印后，可以满足人眼视觉要求，表明水印的不可见性好，对图像进行各种攻击，包括各种比例裁切、高斯噪声、椒盐噪声、线性缩放、中值滤波、均值滤波等攻击后，都可以提取出于原水印信息高度相似的水印图像。且采用双随机相位调制加密方式，提高了水印的安全性能。

附图说明

图1为本发明基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法中水印嵌入算法流程图；

图2为本发明基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法中水印提取算法流程图；

图3为本发明基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法实验含水印的图像和提取的水印效果图。

具体实施方式

如图1所示水印嵌入算法流程图：（1）载体图像采用RGB模式的彩色图像，水印图像为二值黑白图像 （2）结合人眼视觉特性，采用人眼不敏感的蓝色通道 （3）利用K均值聚类方法对载体图像的蓝色通道进行分割，得到图像的前景区和后景区 （4）因为人眼对后景区的变化不如前景区敏感，因此把后景区作为嵌入水印的特征区域 （5）对后景区进行分块，使用DCT变换，把后景区转换到变换域，选取其中频系数 （6）用二值水印图像生成全息水印，采用双随机相位调制的方式进行加密 （7）将加密的全息水印嵌入到中频系数上， （8）还原后景区的各个分块，然后进行逆DCT变换，合并RGB三个通道，最后能够得到含加密全息水印的彩色图像。

如图2为水印提取算法流程图，水印提取的过程相当于水印嵌入的逆过程。同样选取含水印图像的蓝色通道提取水印信息。用K均值分割出图像的前后景区，对后景区进行分块，利用DCT变换转换到变换域，比较原后景区的中频系数和现后景区的中频系数，作出差值，选取合适的提取强度进行逆傅里叶变换、相位调制得到重建的二值全息水印，为了增加重建水印的清晰度，可以使用滤波和二值化作进一步的处理以得到清晰地二值水印图像。

Claims (1)

1.一种基于彩色图像特征区域的变换域光全息水印算法，其特征在于，包括水印嵌入算法和水印提取算法，具体包括如下步骤：

水印嵌入算法：

1）采用RGB模式的彩色图像作为载体图像，二值黑白图像为水印图像；

2）利用K均值聚类方法对载体图像的蓝色通道进行分割，得到图像的前景区和后景区；

3）将后景区作为嵌入水印的特征区域，对后景区进行分块，使用DCT变换，把后景区转换到变换域，选取其中频系数；

4）用二值水印图像生成全息水印，采用双随机相位调制的方式进行加密；

5）将加密的全息水印嵌入到中频系数上；

6）还原步骤3）中后景区各个分块，然后进行逆DCT变换，合并RGB三个通道，得到含加密全息水印的彩色图像；

水印提取算法：

A）选取含水印图像的蓝色通道提取水印信息;

B）用K均值分割出图像的前后景区，对后景区进行分块，利用DCT变换转换到变换域；

C）比较原后景区的中频系数和现后景区的中频系数，作出差值；

D）选取合适的提取强度进行逆傅里叶变换、相位调制得到重建的二值全息水印；E）使用滤波和二值化作进一步的处理以得到清晰地二值水印图像。

Images