CN109685706B - 基于双树复小波的数字水印处理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于双树复小波的数字水印处理方法及系统，其中，所述数字水印处理方法包括数字水印嵌入方法，所述数字水印嵌入方法包括：S11、对水印图像进行频域变换；S12、对载体图像进行双树复小波变换，令所述载体图像位于实部第3层的低频子带为嵌入子带；S13、将经频域变换的所述水印图像全部嵌入所述嵌入子带；S14、对经嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换。本发明基于双树复小波变换，将经频域变换的水印图像嵌入在载体图像位于实部第3层的低频子带中，使得水印图像的信息更加集中，抗干扰和噪声，并且能够提高水印图像在载体图像中的隐蔽性，也即增强了水印在视觉上的不可见性。

Description

基于双树复小波的数字水印处理方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于双树复小波的数字水印处理方法及系统。

背景技术

近年来，数字水印技术因具有良好的加密效果，在版权标识、产品防伪等方面得到了广泛运用。当前网络时代在数字水印技术产品的应用过程中，对水印技术的隐蔽性、抗逆性、鲁棒性提出了更高的要求。

目前数字水印技术通常采用频域变换的方式将水印嵌入载体图像，进而将水印信息的能量分布到载体图像的各个部分，这利用了人眼的视觉特性来隐蔽信息，使水印具有较好的隐蔽性。

具体地，研究人员普遍采用的频域变换方式有两大类：一类是分别对水印和载体图像进行傅里叶变换(FFT)，在变换域中将水印嵌入载体图像，而傅里叶变换因其自身具有的共轭对称性，使变换后的水印图像生成共轭像，从而影响提取水印图像的视觉质量；另一类是对水印进行离散小波变换(DWT)，此类方法对载体图像影响较小，但提取水印脆弱，不具有很好的识别性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中水印技术的隐蔽性欠佳的缺陷，提供一种基于双树复小波的数字水印处理方法及系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种基于双树复小波的数字水印处理方法，其特点在于，所述数字水印处理方法包括数字水印嵌入方法，所述数字水印嵌入方法包括：

S11、对水印图像进行频域变换；

S12、对载体图像进行双树复小波变换，令所述载体图像位于实部第3层的低频子带为嵌入子带；

S13、将经频域变换的所述水印图像全部嵌入所述嵌入子带；

S14、对经嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换。

较佳地，步骤S11包括：

S111、将水印图像分为R、G、B三个通道；

S112、对每一通道的所述水印图像进行频域变换；

步骤S12包括：

S121、将载体图像分为R、G、B三个通道；

S122、对每一通道的所述载体图像进行双树复小波变换，令每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道嵌入子带；

步骤S13包括：

S131、将经频域变换的每一通道的所述水印图像分别全部嵌入相同通道的通道嵌入子带；

步骤S14包括：

S141、对经嵌入相同通道的所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换；

S142、合并经所述双树复小波变换的逆变换的所有通道的所述载体图像。

较佳地，在步骤S112之前，步骤S11还包括：

S113、对每一通道的所述水印图像进行加密；

步骤S112包括：

S1121、对经加密的每一通道的所述水印图像进行频域变换。

较佳地，步骤S1121包括：

S11211、对经加密的每一通道的所述水印图像进行第一频域变换；

S11212、对经所述第一频域变换的每一通道的所述水印图像进行第二频域变换；

其中，所述第一频域变换不同于所述第二频域变换。

较佳地，在步骤S131中：每一通道的水印图像的嵌入位置不同。

较佳地，在所述数字水印嵌入方法之后，所述数字水印处理方法还包括数字水印提取方法，所述数字水印提取方法包括：

S21、对已嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为提取子带；

S22、在所述提取子带中从所述水印图像的嵌入位置处提取目标图像，所述目标图像的大小与所述水印图像相同；

S23、对所述目标图像进行所述频域变换的逆变换。

较佳地，当步骤S12包括步骤S121、S122，步骤S14包括步骤S141、S142时，步骤S21包括：

S211、将已嵌入所述水印图像的所述载体图像分为R、G、B三个通道；

S212、对已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道提取子带；

当步骤S13包括步骤S131时，步骤S22包括：

S221、在每一通道提取子带中从相同通道的所述水印图像的嵌入位置处提取通道目标图像，通道目标图像的大小与所述水印图像相同；

当步骤S11包括步骤S111和步骤S112时，步骤S23包括：

S231、对每一通道目标图像进行所述频域变换的逆变换；

S232、合并所有经所述频域变换的逆变换的通道目标图像。

较佳地，当步骤S11包括步骤S113时，在步骤S232之前，步骤S23还包括：

S233、对经所述频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行解密；

步骤S232包括：

S2321、合并所有经解密的每一通道目标图像。

较佳地，当步骤S1121包括步骤S11211、S11212时，步骤S231包括：

S2311、对每一通道目标图像进行所述第二频域变换的逆变换；

S2312、对经所述第二频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行所述第一频域变换的逆变换。

一种基于双树复小波的数字水印处理系统，其特点在于，所述数字水印处理系统包括数字水印嵌入系统，所述数字水印嵌入系统包括：

频域变换模块，用于对水印图像进行频域变换；

第一双树复小波变换模块，用于对载体图像进行双树复小波变换，令所述载体图像位于实部第3层的低频子带为嵌入子带；

嵌入模块，用于将经频域变换的所述水印图像全部嵌入所述嵌入子带；

第一双树复小波逆变换模块，用于对经嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换。

较佳地，所述频域变换模块包括：

第一通道划分单元，用于将水印图像分为R、G、B三个通道；

频域变换单元，用于对每一通道的所述水印图像进行频域变换；

所述第一双树复小波变换模块包括：

第二通道划分单元，用于将载体图像分为R、G、B三个通道；

第一双树复小波变换单元，用于对每一通道的所述载体图像进行双树复小波变换，令每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道嵌入子带；

所述嵌入模块包括：

嵌入单元，用于将经频域变换的每一通道的所述水印图像分别全部嵌入相同通道的通道嵌入子带；

所述第一双树复小波逆变换模块包括：

第一双树复小波逆变换单元，用于对经嵌入相同通道的所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换；

第一合并单元，用于合并经所述双树复小波变换的逆变换的所有通道的所述载体图像。

较佳地，所述频域变换模块还包括：

加密单元，用于对每一通道的所述水印图像进行加密；

所述频域变换单元具体用于对经加密的每一通道的所述水印图像进行频域变换。

较佳地，所述频域变换单元包括：

第一频域变换子单元，用于对经加密的每一通道的所述水印图像进行第一频域变换；

第二频域变换子单元，用于对经所述第一频域变换的每一通道的所述水印图像进行第二频域变换；

其中，所述第一频域变换不同于所述第二频域变换。

较佳地，每一通道的水印图像的嵌入位置不同。

较佳地，所述数字水印处理系统还包括数字水印提取系统，所述数字水印提取系统包括：

第二双树复小波变换模块，用于对已嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为提取子带；

提取模块，用于在所述提取子带中从所述水印图像的嵌入位置处提取目标图像，所述目标图像的大小与所述水印图像相同；

频域逆变换模块，用于对所述目标图像进行所述频域变换的逆变换。

较佳地，当所述第一双树复小波变换模块包括所述第二通道划分单元、所述第一双树复小波变换单元，所述第一双树复小波逆变换模块包括所述第一双树复小波逆变换单元、所述第一合并单元时，所述第二双树复小波变换模块包括：

第三通道划分单元，用于将已嵌入所述水印图像的所述载体图像分为R、G、B三个通道；

第二双树复小波变换单元，用于对已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道提取子带；

当所述嵌入模块包括所述嵌入单元时，所述提取模块包括：

提取单元，用于在每一通道提取子带中从相同通道的所述水印图像的嵌入位置处提取通道目标图像，通道目标图像的大小与所述水印图像相同；

当所述频域变换模块包括所述第一通道划分单元、所述频域变换单元时，所述频域逆变换模块包括：

频域逆变换单元，用于对每一通道目标图像进行所述频域变换的逆变换；

第二合并单元，用于合并所有经所述频域变换的逆变换的通道目标图像。

较佳地，当所述频域变换模块包括所述加密单元时，所述频域逆变换模块还包括：

解密单元，用于对经所述频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行解密；

所述第二合并单元具体用于合并所有经解密的每一通道目标图像。

较佳地，当所述频域变换单元包括第一频域变换子单元、第二频域变换子单元时，所述频域逆变换单元包括：

第二频域逆变换子单元，用于对每一通道目标图像进行所述第二频域变换的逆变换；

第一频域逆变换子单元，用于对经所述第二频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行所述第一频域变换的逆变换。

本发明的积极进步效果在于：本发明基于双树复小波变换，将经频域变换的水印图像嵌入在载体图像位于实部第3层的低频子带中，使得水印图像的信息更加集中，抗干扰和噪声，并且能够提高水印图像在载体图像中的隐蔽性，也即增强了水印在视觉上的不可见性。

附图说明

图1为根据本发明实施例1的基于双树复小波的数字水印处理方法中数字水印嵌入方法的流程图。

图2为根据本发明实施例1的基于双树复小波的数字水印处理方法中数字水印嵌入方法的具体流程图。

图3为根据本发明实施例2的基于双树复小波的数字水印处理方法中数字水印提取方法的流程图。

图4为根据本发明实施例2的基于双树复小波的数字水印处理方法中数字水印提取方法的具体流程图。

图5为根据本发明实施例3的基于双树复小波的数字水印处理系统中数字水印嵌入系统的模块示意图。

图6为根据本发明实施例4的基于双树复小波的数字水印处理系统中数字水印提取系统的模块示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种基于双树复小波的数字水印处理方法，其中，数字水印处理方法包括数字水印嵌入方法，图1示出了数字水印嵌入方法的流程图。参见图1，在本实施例中，数字水印处理方法包括：

S11、对水印图像进行频域变换；

S12、对载体图像进行双树复小波变换，令载体图像位于实部第3层的低频子带为嵌入子带；

S13、将经频域变换的水印图像全部嵌入嵌入子带；

S14、对经嵌入水印图像的载体图像进行双树复小波变换的逆变换。

具体地，在本实施例中，将水印图像记为图像M，并且图像M的大小为k*l，图像M进行频域变换后得到图像P。将载体图像记为图像I，并且图像I的大小为m*n(m≥k，且n≥l)，图像I进行双树复小波变换后得到图像Q，其中嵌入子带记为T，图像Q中嵌入图像P后得到图像Q’，Q’进行双树复小波变换的逆变换后得到包括水印图像的载体图像M’。

参见图2，步骤S11具体包括：

S111、将水印图像分为R、G、B三个通道；

S112、对每一通道的所述水印图像进行频域变换。

在该步骤中，分别将R、G、B三个通道的水印图像记为图像M_R、M_G、M_B，图像M_R、M_G、M_B进行频域变换后分别得到图像P_R、P_G、P_B。

其中，图像M_R、M_G、M_B可以分别进行多种不同的频域变换后得到图像P_R、P_G、P_B。例如，图像M_R可以先进行第一频域变换(诸如，离散余弦变换)得到图像M_R1，图像M_R1再进行第二频域变换(诸如，离散傅里叶变换)后得到图像P_R，以增强水印图像在载体图像中的保密性。

此外，还可以先对图像M_R、M_G、M_B进行加密，之后在步骤S112中对经加密的图像M_R、M_G、M_B进行频域变换，以进一步增强水印图像在载体图像中的保密性。其中，包括但不限于采用Arnold变换对图像M_R、M_G、M_B进行加密。当然，即使不对图像M_R、M_G、M_B进行加密，也不影响本实施例将水印图像嵌入载体图像中，只是水印图像的保密性较弱。

步骤S12包括：

S121、将载体图像分为R、G、B三个通道；

S122、对每一通道的载体图像进行双树复小波变换，令每一通道的载体图像位于实部第3层的低频子带为通道嵌入子带。

其中，分别将R、G、B三个通道的载体图像记为图像I_R、I_G、I_B，图像I_R、I_G、I_B进行双树复小波变换后分别得到图像Q_R、Q_G、Q_B，其中通道嵌入子带分别为T_R、T_G、T_B。

步骤S13包括：

S131、将经频域变换的每一通道的水印图像分别全部嵌入相同通道的通道嵌入子带。

具体地，在该步骤中，将图像P_R全部嵌入通道嵌入子带T_R，图像Q_R变换为图像Q’_R，将图像P_G全部嵌入通道嵌入子带T_G，图像Q_G变换为图像Q’_G，将图像P_B全部嵌入通道嵌入子带T_B，图像Q_B变换为图像Q’_B。其中，就图像P_R而言，将其在嵌入子带T_R中的嵌入位置的起始坐标(即嵌入坐标)记为(x_R，y_R)，则全部嵌入是指0≤x_R≤m-k，0≤y_R≤n-l，也即，图像P_R完完整整，没有缺损地嵌入嵌入子带T_R。

进一步地，在本实施例中，图像P_R的嵌入坐标(x_R，y_R)、P_G的嵌入坐标(x_G，y_G)、P_B的嵌入坐标(x_B，y_B)可以完全相同，也可以完全不同，其中，当图像P_R、P_G、P_B的嵌入坐标完全不同时，水印图像在载体图像中的隐蔽性更好。

步骤S14包括：

S141、对经嵌入相同通道的水印图像的每一通道的载体图像进行双树复小波变换的逆变换；

S142、合并经双树复小波变换的逆变换的所有通道的载体图像。

在上述步骤中，图像Q’_R进行双树复小波的逆变换后得到包括水印图像的R通道的载体图像I’_R，图像Q’_G进行双树复小波的逆变换后得到包括水印图像的G通道的载体图像I’_G，图像Q’_B进行双树复小波的逆变换后得到包括水印图像的B通道的载体图像I’_B。最后，分别合并R、G、B三个通道的载体图像I’_R、I’_G、I’_B，得到包括完整水印图像的载体图像I’。

在本实施例中，基于双树复小波变换，将经频域变换的水印图像嵌入在载体图像位于实部第3层的低频子带中，使得水印图像的信息更加集中，抗干扰和噪声，并且能够提高水印图像在载体图像中的隐蔽性，也即增强了水印在视觉上的不可见性。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供的数字水印处理方法还包括一种在数字水印嵌入方法之后的数字水印提取方法，图3示出了数字水印提取方法的流程图。参见图3，在本实施例中，数字水印提取方法包括：

S21、对已嵌入水印图像的载体图像进行双树复小波变换，令已嵌入水印图像的载体图像位于实部第3层的低频子带为提取子带；

S22、在提取子带中从水印图像的嵌入位置处提取目标图像；

S23、对目标图像进行频域变换的逆变换。

具体地，在实施例1的基础上，在步骤S21中，已嵌入水印图像的载体图像I’进行双树复小波变换后得到图像Q’，在图像Q’的提取子带中从图像P的嵌入位置提取目标图像P’，由于图像P的大小为k*l，从而，图像P’的大小亦为k*l，再对图像P’进行频域变换的逆变换即可得到水印图像M。

参见图4，步骤S21具体包括：

S211、将已嵌入水印图像的载体图像分为R、G、B三个通道；

S212、对已嵌入水印图像的每一通道的载体图像进行双树复小波变换，令已嵌入水印图像的每一通道的载体图像位于实部第3层的低频子带为通道提取子带。

其中，图像I’分为R、G、B三个通道即得到图像I’_R、I’_G、I’_B，分别对图像I’_R、I’_G、I’_B进行双树复小波变换即得到图像Q’_R、Q’_G、Q’_B，其中，通道提取子带分别为T’_R、T’_G、T’_B。

步骤S22包括：

S221、在每一通道提取子带中从相同通道的水印图像的嵌入位置处提取通道目标图像。

在该步骤中，在通道提取子带T’_R中的嵌入坐标(x_R，y_R)处开始提取R通道的通道目标图像P’_R(即P_R)，在通道提取子带T’_G中的嵌入坐标(x_G，y_G)处开始提取G通道的通道目标图像P’_G(即P_G)，在通道提取子带T’_B中的嵌入坐标(x_B，y_B)处开始提取B通道的通道目标图像P’_B(即P_B)。

步骤S23包括：

S231、对每一通道目标图像进行频域变换的逆变换；

S232、合并所有经频域变换的逆变换的通道目标图像。

具体地，分别对图像P’_R、P’_G、P’_B进行频域变换的逆变换，得到R、G、B三个通道的水印图像M_R、M_G、M_B。

其中，当图像M_R、M_G、M_B分别进行多种不同的频域变换后得到图像P_R、P_G、P_B时，图像P’_R、P’_G、P’_B应当进行相应频域变换的逆变换，以得到图像M_R、M_G、M_B。例如，图像P’_R应当先进行第二频域变换的逆变换得到图像M’_R1(即M_R1)，图像M’_R1再进行第一频域变换的逆变换得到图像M’_R。

当然，在对图像M_R、M_G、M_B进行加密的情况下，还需对图像M’_R、M’_G、M’_B进行解密，方能得到R、G、B三个通道的水印图像M_R、M_G、M_B。若未图像M_R、M_G、M_B进行加密，则图像M’_R、M’_G、M’_B即为图像M_R、M_G、M_B。

最后，合并R、G、B三个通道的水印图像M_R、M_G、M_B，即可提取出原先嵌入的水印图像M。

本实施例的数字水印提取方法，能够从采用实施例1提供的数字水印嵌入方法嵌入水印图像的载体图像中，提取水印图像，提供了一种与实施例1的数字水印嵌入方法相匹配的数字水印提取方法。

实施例3

本实施例提供一种基于双树复小波的数字水印处理系统，其中，数字水印处理系统包括数字水印嵌入系统，图5示出了数字水印嵌入系统的模块示意图。参见图5，在本实施例中，数字水印处理系统包括：

频域变换模块11，用于对水印图像进行频域变换；

第一双树复小波变换模块12，用于对载体图像进行双树复小波变换，令载体图像位于实部第3层的低频子带为嵌入子带；

嵌入模块13，用于将经频域变换的水印图像全部嵌入嵌入子带；

第一双树复小波逆变换模块14，用于对经嵌入水印图像的载体图像进行双树复小波变换的逆变换。

具体地，在本实施例中，将水印图像记为图像M，并且图像M的大小为k*l，图像M进行频域变换后得到图像P。将载体图像记为图像I，并且图像I的大小为m*n(m≥k，且n≥l)，图像I进行双树复小波变换后得到图像Q，其中嵌入子带记为T，图像Q中嵌入图像P后得到图像Q’，Q’进行双树复小波变换的逆变换后得到包括水印图像的载体图像M’。

参见图5，频域变换模块11具体包括：

第一通道划分单元111，用于将水印图像分为R、G、B三个通道；

频域变换单元112，用于对每一通道的所述水印图像进行频域变换。

在本实施例中，分别将R、G、B三个通道的水印图像记为图像M_R、M_G、M_B，图像M_R、M_G、M_B进行频域变换后分别得到图像P_R、P_G、P_B。

其中，图像M_R、M_G、M_B可以分别进行多种不同的频域变换后得到图像P_R、P_G、P_B。例如，图像M_R可以先经由第一频域变换子单元进行第一频域变换(诸如，离散余弦变换)得到图像M_R1，图像M_R1再经由第二频域变换子单元进行第二频域变换(诸如，离散傅里叶变换)后得到图像P_R，以增强水印图像在载体图像中的保密性。

此外，还可以先经由加密单元对图像M_R、M_G、M_B进行加密，之后频域变换单元112对经加密的图像M_R、M_G、M_B进行频域变换，以进一步增强水印图像在载体图像中的保密性。其中，包括但不限于采用Arnold变换对图像M_R、M_G、M_B进行加密。当然，即使不对图像M_R、M_G、M_B进行加密，也不影响本实施例将水印图像嵌入载体图像中，只是水印图像的保密性较弱。

第一双树复小波变换模块12包括：

第二通道划分单元121，用于将载体图像分为R、G、B三个通道；

第一双树复小波变换单元122，用于对每一通道的载体图像进行双树复小波变换，令每一通道的载体图像位于实部第3层的低频子带为通道嵌入子带。

其中，分别将R、G、B三个通道的载体图像记为图像I_R、I_G、I_B，图像I_R、I_G、I_B进行双树复小波变换后分别得到图像Q_R、Q_G、Q_B，其中通道嵌入子带分别为T_R、T_G、T_B。

嵌入模块13包括：

嵌入单元131，用于将经频域变换的每一通道的水印图像分别全部嵌入相同通道的通道嵌入子带。

具体地，在本实施例中，将图像P_R全部嵌入通道嵌入子带T_R，图像Q_R变换为图像Q’_R，将图像P_G全部嵌入通道嵌入子带T_G，图像Q_G变换为图像Q’_G，将图像P_B全部嵌入通道嵌入子带T_B，图像Q_B变换为图像Q’_B。其中，就图像P_R而言，将其在嵌入子带T_R中的嵌入位置的起始坐标(即嵌入坐标)记为(x_R，y_R)，则全部嵌入是指0≤x_R≤m-k，0≤y_R≤n-l，也即，图像P_R完完整整，没有缺损地嵌入嵌入子带T_R。

进一步地，在本实施例中，图像P_R的嵌入坐标(x_R，y_R)、P_G的嵌入坐标(x_G，y_G)、P_B的嵌入坐标(x_B，y_B)可以完全相同，也可以完全不同，其中，当图像P_R、P_G、P_B的嵌入坐标完全不同时，水印图像在载体图像中的隐蔽性更好。

第一双树复小波逆变换模块14包括：

第一双树复小波逆变换单元141，用于对经嵌入相同通道的水印图像的每一通道的载体图像进行双树复小波变换的逆变换；

第一合并单元142，用于合并经双树复小波变换的逆变换的所有通道的载体图像。

在本实施例中，图像Q’_R进行双树复小波的逆变换后得到包括水印图像的R通道的载体图像I’_R，图像Q’_G进行双树复小波的逆变换后得到包括水印图像的G通道的载体图像I’_G，图像Q’_B进行双树复小波的逆变换后得到包括水印图像的B通道的载体图像I’_B。最后，第一合并单元142分别合并R、G、B三个通道的载体图像I’_R、I’_G、I’_B，得到包括完整水印图像的载体图像I’。

在本实施例中，基于双树复小波变换，将经频域变换的水印图像嵌入在载体图像位于实部第3层的低频子带中，使得水印图像的信息更加集中，抗干扰和噪声，并且能够提高水印图像在载体图像中的隐蔽性，也即增强了水印在视觉上的不可见性。

实施例4

本实施例提供的数字水印处理系统还包括一种与实施例3中的数字水印嵌入系统相匹配的数字水印提取系统，图6示出了数字水印提取系统的模块示意图。参见图6，在本实施例中，数字水印提取系统包括：

第二双树复小波变换模块21，用于对已嵌入水印图像的载体图像进行双树复小波变换，令已嵌入水印图像的载体图像位于实部第3层的低频子带为提取子带；

提取模块22，用于在提取子带中从水印图像的嵌入位置处提取目标图像；

频域逆变换模块23，用于对目标图像进行频域变换的逆变换。

具体地，在实施例3的基础上，已嵌入水印图像的载体图像I’进行双树复小波变换后得到图像Q’，在图像Q’的提取子带中从图像P的嵌入位置提取目标图像P’，由于图像P的大小为k*l，从而，图像P’的大小亦为k*l，再对图像P’进行频域变换的逆变换即可得到水印图像M。

参见图6，第二双树复小波变换模块21具体包括：

第三通道划分单元211，用于将已嵌入水印图像的载体图像分为R、G、B三个通道；

第二双树复小波变换单元212，用于对已嵌入水印图像的每一通道的载体图像进行双树复小波变换，令已嵌入水印图像的每一通道的载体图像位于实部第3层的低频子带为通道提取子带。

其中，图像I’分为R、G、B三个通道即得到图像I’_R、I’_G、I’_B，分别对图像I’_R、I’_G、I’_B进行双树复小波变换即得到图像Q’_R、Q’_G、Q’_B，其中，通道提取子带分别为T’_R、T’_G、T’_B。

提取模块22包括：

提取单元221，用于在每一通道提取子带中从相同通道的水印图像的嵌入位置处提取通道目标图像。

在本实施例中，在通道提取子带T’_R中的嵌入坐标(x_R，y_R)处开始提取R通道的通道目标图像P’_R(即P_R)，在通道提取子带T’_G中的嵌入坐标(x_G，y_G)处开始提取G通道的通道目标图像P’_G(即P_G)，在通道提取子带T’_B中的嵌入坐标(x_B，y_B)处开始提取B通道的通道目标图像P’_B(即P_B)。

频域逆变换模块23包括：

频域逆变换单元231，用于对每一通道目标图像进行频域变换的逆变换；

第二合并单元232，用于合并所有经频域变换的逆变换的通道目标图像。

具体地，分别对图像P’_R、P’_G、P’_B进行频域变换的逆变换，得到R、G、B三个通道的水印图像M_R、M_G、M_B。

其中，当图像M_R、M_G、M_B分别进行多种不同的频域变换后得到图像P_R、P_G、P_B时，图像P’_R、P’_G、P’_B应当进行相应频域变换的逆变换，以得到图像M_R、M_G、M_B。例如，图像P’_R应当先经由第二频域逆变换子单元进行第二频域变换的逆变换得到图像M’_R1(即M_R1)，图像M’_R1再经由第一频域逆变换子单元进行第一频域变换的逆变换得到图像M’_R。

当然，在采用加密单元对图像M_R、M_G、M_B进行加密的情况下，还需采用解密单元对图像M’_R、M’_G、M’_B进行解密，方能得到R、G、B三个通道的水印图像M_R、M_G、M_B。若未采用加密单元对图像M_R、M_G、M_B进行加密，则图像M’_R、M’_G、M’_B即为图像M_R、M_G、M_B。

最后，第二合并单元232合并R、G、B三个通道的水印图像M_R、M_G、M_B，即可提取出原先嵌入的水印图像M。

本实施例的数字水印提取系统，能够从采用实施例3提供的数字水印嵌入系统嵌入水印图像的载体图像中，提取水印图像，提供了一种与实施例3的数字水印嵌入系统相匹配的数字水印提取系统。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种基于双树复小波的数字水印处理方法，其特征在于，所述数字水印处理方法包括数字水印嵌入方法，所述数字水印嵌入方法包括：

S11、对水印图像进行频域变换；

S12、对载体图像进行双树复小波变换，令所述载体图像位于实部第3层的低频子带为嵌入子带；

S13、将经频域变换的所述水印图像全部嵌入所述嵌入子带；

S14、对经嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换；

步骤S11包括：

S111、将水印图像分为R、G、B三个通道；

S112、对每一通道的所述水印图像进行频域变换；

在步骤S112之前，步骤S11还包括：

S113、采用Arnold变换对每一通道的所述水印图像进行加密；

步骤S112包括：

S1121、对经加密的每一通道的所述水印图像进行频域变换；

步骤S1121包括：

S11211、对经加密的每一通道的所述水印图像进行第一频域变换；

S11212、对经所述第一频域变换的每一通道的所述水印图像进行第二频域变换；

其中，所述第一频域变换不同于所述第二频域变换，所述第一频域变换为离散余弦变换，所述第二频域变换为离散傅里叶变换。

2.如权利要求1所述的基于双树复小波的数字水印处理方法，其特征在于，

步骤S12包括：

S121、将载体图像分为R、G、B三个通道；

S122、对每一通道的所述载体图像进行双树复小波变换，令每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道嵌入子带；

步骤S13包括：

S131、将经频域变换的每一通道的所述水印图像分别全部嵌入相同通道的通道嵌入子带；

步骤S14包括：

S141、对经嵌入相同通道的所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换；

S142、合并经所述双树复小波变换的逆变换的所有通道的所述载体图像。

3.如权利要求2所述的基于双树复小波的数字水印处理方法，其特征在于，在步骤S131中：每一通道的水印图像的嵌入位置不同。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的基于双树复小波的数字水印处理方法，其特征在于，在所述数字水印嵌入方法之后，所述数字水印处理方法还包括数字水印提取方法，所述数字水印提取方法包括：

S21、对已嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为提取子带；

S22、在所述提取子带中从所述水印图像的嵌入位置处提取目标图像，所述目标图像的大小与所述水印图像相同；

S23、对所述目标图像进行所述频域变换的逆变换。

5.如权利要求4所述的基于双树复小波的数字水印处理方法，其特征在于，当步骤S12包括步骤S121、S122，步骤S14包括步骤S141、S142时，步骤S21包括：

S211、将已嵌入所述水印图像的所述载体图像分为R、G、B三个通道；

S212、对已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道提取子带；

当步骤S13包括步骤S131时，步骤S22包括：

S221、在每一通道提取子带中从相同通道的所述水印图像的嵌入位置处提取通道目标图像，通道目标图像的大小与所述水印图像相同；

当步骤S11包括步骤S111和步骤S112时，步骤S23包括：

S231、对每一通道目标图像进行所述频域变换的逆变换；

S232、合并所有经所述频域变换的逆变换的通道目标图像。

6.如权利要求5所述的基于双树复小波的数字水印处理方法，其特征在于，当步骤S11包括步骤S113时，在步骤S232之前，步骤S23还包括：

S233、对经所述频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行解密；

步骤S232包括：

S2321、合并所有经解密的每一通道目标图像。

7.如权利要求6所述的基于双树复小波的数字水印处理方法，其特征在于，当步骤S1121包括步骤S11211、S11212时，步骤S231包括：

S2311、对每一通道目标图像进行所述第二频域变换的逆变换；

S2312、对经所述第二频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行所述第一频域变换的逆变换。

8.一种基于双树复小波的数字水印处理系统，其特征在于，所述数字水印处理系统包括数字水印嵌入系统，所述数字水印嵌入系统包括：

频域变换模块，用于对水印图像进行频域变换；

所述频域变换模块包括：

第一通道划分单元，用于将水印图像分为R、G、B三个通道；

频域变换单元，用于对每一通道的所述水印图像进行频域变换；

第一双树复小波变换模块，用于对载体图像进行双树复小波变换，令所述载体图像位于实部第3层的低频子带为嵌入子带；

嵌入模块，用于将经频域变换的所述水印图像全部嵌入所述嵌入子带；

第一双树复小波逆变换模块，用于对经嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换；

所述频域变换模块还包括：

加密单元，用于采用Arnold变换对每一通道的所述水印图像进行加密；

所述频域变换单元具体用于对经加密的每一通道的所述水印图像进行频域变换；

所述频域变换单元包括：

第一频域变换子单元，用于对经加密的每一通道的所述水印图像进行第一频域变换；

第二频域变换子单元，用于对经所述第一频域变换的每一通道的所述水印图像进行第二频域变换；

其中，所述第一频域变换不同于所述第二频域变换，所述第一频域变换为离散余弦变换，所述第二频域变换为离散傅里叶变换。

9.如权利要求8所述的基于双树复小波的数字水印处理系统，其特征在于，

所述第一双树复小波变换模块包括：

第二通道划分单元，用于将载体图像分为R、G、B三个通道；

第一双树复小波变换单元，用于对每一通道的所述载体图像进行双树复小波变换，令每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道嵌入子带；

所述嵌入模块包括：

嵌入单元，用于将经频域变换的每一通道的所述水印图像分别全部嵌入相同通道的通道嵌入子带；

所述第一双树复小波逆变换模块包括：

第一双树复小波逆变换单元，用于对经嵌入相同通道的所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换的逆变换；

第一合并单元，用于合并经所述双树复小波变换的逆变换的所有通道的所述载体图像。

10.如权利要求9所述的基于双树复小波的数字水印处理系统，其特征在于，每一通道的水印图像的嵌入位置不同。

11.如权利要求9-10中任意一项所述的基于双树复小波的数字水印处理系统，其特征在于，所述数字水印处理系统还包括数字水印提取系统，所述数字水印提取系统包括：

第二双树复小波变换模块，用于对已嵌入所述水印图像的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为提取子带；

提取模块，用于在所述提取子带中从所述水印图像的嵌入位置处提取目标图像，所述目标图像的大小与所述水印图像相同；

频域逆变换模块，用于对所述目标图像进行所述频域变换的逆变换。

12.如权利要求11所述的基于双树复小波的数字水印处理系统，其特征在于，当所述第一双树复小波变换模块包括所述第二通道划分单元、所述第一双树复小波变换单元，所述第一双树复小波逆变换模块包括所述第一双树复小波逆变换单元、所述第一合并单元时，所述第二双树复小波变换模块包括：

第三通道划分单元，用于将已嵌入所述水印图像的所述载体图像分为R、G、B三个通道；

第二双树复小波变换单元，用于对已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像进行所述双树复小波变换，令已嵌入所述水印图像的每一通道的所述载体图像位于实部第3层的低频子带为通道提取子带；

当所述嵌入模块包括所述嵌入单元时，所述提取模块包括：

提取单元，用于在每一通道提取子带中从相同通道的所述水印图像的嵌入位置处提取通道目标图像，通道目标图像的大小与所述水印图像相同；

当所述频域变换模块包括所述第一通道划分单元、所述频域变换单元时，所述频域逆变换模块包括：

频域逆变换单元，用于对每一通道目标图像进行所述频域变换的逆变换；

第二合并单元，用于合并所有经所述频域变换的逆变换的通道目标图像。

13.如权利要求12所述的基于双树复小波的数字水印处理系统，其特征在于，当所述频域变换模块包括所述加密单元时，所述频域逆变换模块还包括：

解密单元，用于对经所述频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行解密；

所述第二合并单元具体用于合并所有经解密的每一通道目标图像。

14.如权利要求13所述的基于双树复小波的数字水印处理系统，其特征在于，当所述频域变换单元包括第一频域变换子单元、第二频域变换子单元时，所述频域逆变换单元包括：

第二频域逆变换子单元，用于对每一通道目标图像进行所述第二频域变换的逆变换；

第一频域逆变换子单元，用于对经所述第二频域变换的逆变换的每一通道目标图像进行所述第一频域变换的逆变换。

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