CN110766593A - 用于图像的数字水印方法、装置、电子设备及计算机可读介质 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种用于图像的数字水印方法、装置、电子设备及计算机可读介质。该方法包括：生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列；在原始图像中确定目标图像区域；基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；在所述亮度频率区间中确定目标频率区域；基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间；以及通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。本公开简化了数字水印的加解密算法，减少了加解密计算量，提高了加解密效率，且能够保证数字水印具有很强的鲁棒性。

Description

用于图像的数字水印方法、装置、电子设备及计算机可读介质

技术领域

本公开涉及计算机信息处理领域，具体而言，涉及一种用于图像的数字水印方法、装置、电子设备及计算机可读介质。

背景技术

数字水印技术因其在版权保护和内容认证等方面的重要应用价值，已成为信息隐藏技术的一个研究热点。数字水印技术通过将数字、序列号、文字、图像标志等信息嵌入到媒体中，在嵌入过程中对载体进行尽量小的修改，以达到最强的鲁棒性，当嵌入水印后的媒体受到攻击后仍然可以恢复水印或者检测出水印的存在。隐形水印随着信息安全需求的飞速发展，正在得到越来越多研究者的关注。

目前数字水印算法主要有两大类，第一类是基于空间域的算法，如最低有效位算法(LSB)；第二类是基于频谱域的算法，如基于离散余弦变换(DCT)、小波变换(WT)、傅立叶变换(FT/FFT)的算法。

对于灰度图像作为数字水印载体的盲数字水印技术已经得到了比较广泛的研究。然而，随着科学技术的快速发展，彩色图像在当今社会中占据着越来越重要的位置。相对于灰度图像，彩色图像包含了更为丰富的信息，无论是对人们的视觉感受，还是后续的图像理解与分析，彩色图像都具有灰度图像无可比拟的优越性。因此，进行彩色图像的数字水印技术研究更具有实际意义。目前，图像水印的容量和鲁棒性之间的矛盾是数字水印研究中依然未能很好解决的问题。现有的大多数稳健水印算法只考虑了鲁棒性，而牺牲了水印容量，因此对该类算法的大规模实际推广造成不利影响。

因此，需要一种新的用于图像的数字水印方法、装置、电子设备及计算机可读介质。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本公开提供一种用于图像的数字水印方法、装置、电子设备及计算机可读介质，简化了数字水印的加解密算法，减少了加解密计算量，提高了加解密效率，且能够保证数字水印具有很强的鲁棒性。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一方面，提出一种用于图像的数字水印方法，该方法包括：生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列；在原始图像中确定目标图像区域；基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；在所述亮度频率区间中确定目标频率区域；基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间；以及通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置；通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列；以及基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间包括：将所述目标图像区域由RGB彩色空间转换到YUV彩色空间，生成转换区域图像；获取所述转换区域图像的初始亮度分量的多因子系数；通过所述多因子系数与所述初始亮度分量生成目标亮度分量；以及对所述目标亮度分量进行离散余弦变换生成所述亮度频率区间。

在本公开的一种示例性实施例中，通过所述多因子系数与所述初始亮度分量生成目标亮度分量包括：将所述初始亮度分量转换为单通道多位浮点数；以及通过所述多因子系数对转换后的初始亮度分量进行归一化处理，生成目标亮度分量。

在本公开的一种示例性实施例中，在所述亮度频率区间中确定目标频率区域包括：确定所述亮度频率区间中的中频区域为所述目标频率区域。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列包括：创建所述初始伪随机序列；基于所述目标二进制序列的取值与所述目标频率区间的取值，通过随机数与当前浮点值填充所述初始伪随机序列；以及在遍历过所述初始伪随机序列后，通过填充后的所述初始伪随机序列生成所述目标伪随机序列。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述目标二进制序列的取值与所述目标频率区间的取值，通过随机数与当前浮点值填充所述初始伪随机序列包括：在所述目标二进制序列的取值为第一预设值时，生成所述随机数；通过所述随机数与预定公式计算出目标值；以及通过所述目标值填充所述初始伪随机序列的预设位置。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：在所述目标二进制序列的取值为第二预设值时，生成所述随机数。

在本公开的一种示例性实施例中，通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间包括：通过左旋-右旋方式遍历所述目标频率区间的所述中频系数；以及通过所述目标伪随机序列的值更新所述中频系数以更新所述亮度频率区间。

在本公开的一种示例性实施例中，通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像包括：将更新后的亮度频率区间进行逆离散余弦变换生成水印亮度分量；将所述水印亮度分量、色度分量、浓度色度分量进行合并生成YUV颜色空间的目标图像；以及将YUV颜色空间的水印图像转换为RGB空间的水印图像。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置包括：通过左旋-右旋方式遍历与所述目标频率区域的起始值确定所述目标二进制序列的起始位置。

在本公开的一种示例性实施例中，通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列包括：通过预定公式生成所述复原伪随机序列。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印包括：基于所述目标频率区域遍历所述复原伪随机序列的取值，在所述复原伪随机序列的取值为第三预设值时，更新所述取值；比较更新后的所述取值与预定值，以确定当前水印信息的二进制数值；在遍历完所述复原伪随机序列的取值后，获取复原二进制序列。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：将所述复原二进制序列进行字符还原处理，以获取所述目标水印。

根据本公开的一方面，提出一种用于图像的数字水印装置，该装置包括：目标序列模块，用于生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列；图像区域模块，用于在原始图像中确定目标图像区域；余弦变换模块，用于基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；频率区间模块，用于在所述亮度频率区间中确定目标频率区域；随机序列模块，用于基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；数值更新模块，用于通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间；以及水印图像模块，用于通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。

在本公开的一种示例性实施例中，还包括：起始位置模块，用于基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置；复原序列模块，用于通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列；以及提取水印模块，用于基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印。

根据本公开的一方面，提出一种电子设备，该电子设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序；当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如上文的方法。

根据本公开的一方面，提出一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上文中的方法。

根据本公开的用于图像的数字水印方法、装置、电子设备及计算机可读介质，基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间，从而将数字水印添加进目标图像的方式，简化了数字水印的加解密算法，减少了加解密计算量，提高了加解密效率，且能够保证数字水印具有很强的鲁棒性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种用于图像的数字水印方法的流程图。

图2是一种用于图像的数字水印方法的流程图。

图3是一种用于图像的数字水印方法的流程图。

图4是一种用于图像的数字水印方法的流程图。

图5是一种用于图像的数字水印方法中的彩色载体图片。

图6是一种用于图像的数字水印方法中的水印图片的示例。

图7是一种用于图像的数字水印方法中加入数字水印后的彩色载体图片。

图8是一种用于图像的数字水印方法中提取到的水印图片。

图9是一种用于图像的数字水印方法中加入数字水印后的彩色载体图片。

图10是一种用于图像的数字水印方法中提取得到的水印图片。

图11是一种用于图像的数字水印方法中加入数字水印后的彩色载体图片。

图12是一种用于图像的数字水印方法中提取得到的水印图片。

图13是一种用于图像的数字水印方法中加入数字水印后的彩色载体图片。

图14是一种用于图像的数字水印方法中提取得到的水印图片。

图15是根据一示例性实施例示出的一种用于图像的数字水印装置的框图。

图16是根据另一示例性实施例示出的一种用于图像的数字水印装置的框图。

图17是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一组件与另一组件。因此，下文论述的第一组件可称为第二组件而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

本公开的用于图像的数字水印方法，提供了一种基于离散余弦变换的彩色图像快速盲数字水印的方法，其在嵌入端嵌入水印时水印容量较大，并且大大简化了数字水印的加解密算法，显著减少了加解密计算量，提高了加解密效率，且能够保证数字水印具有很强的鲁棒性。在检测端提取数字水印时无需原始彩色图像和原始数字水印的任何信息，属于盲水印检测方式。下面结合具体的实施例对本公开的内容进行详细描述。

图1是一种用于图像的数字水印方法的流程图。用于图像的数字水印方法10至少包括步骤S102至S114，图1所示的流程是对添加数字水印过程的描述。

如图1所示，在S102中，生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列。其中，待嵌入的数字水印信息可为一维的字符串sig，其大小可标识为sig_len。待嵌入的数字水印信息的二进制0、1序列为sigbits，长度为sigbits_len。

在S104中，在原始图像中确定目标图像区域。可例如，待嵌入数字水印的原始数字图片为RGB彩色图像记为F_RGB，将F_RGB的红色、绿色和蓝色分量记为R、G、B。F_RGB的尺寸大小为I*J,在F_RGB中选取M*N大小图片作为目标图像区域，记为F_RGB_DCT。

在S106中，基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间。可包括：将所述目标图像区域由RGB彩色空间转换到YUV彩色空间，生成转换区域图像；获取所述转换区域图像的初始亮度分量的多因子系数；通过所述多因子系数与所述初始亮度分量生成目标亮度分量；以及对所述目标亮度分量进行离散余弦变换生成所述亮度频率区间。

其中，通过所述多因子系数与所述初始亮度分量生成目标亮度分量包括：将所述初始亮度分量转换为单通道多位浮点数；以及通过所述多因子系数对转换后的初始亮度分量进行归一化处理，生成目标亮度分量。

更具体的，将F_RGB_DCT从RGB彩色空间转换到YUV彩色空间，将转换到YUV彩色空间的彩色图片记为F_YUV_DCT，将F_YUV_DCT的亮度分量、色度分量和浓度色度分量记为Y、U、V。

其中，可计算Y的平均值记为mean，标准差记为stddev，归一化系数记为normal，多因子系数记为multFactor，可通过以下公式计算：

multFactor＝normal/(M*N)^1/2*stddev；

其中，normal的默认值为1024。

然后，将Y转换为单通道64位浮点数，记为floatY，对floatY进行归一化操作，有以下计算公式：floatY＝(Y–mean)*multFactor；

在S108中，在所述亮度频率区间中确定目标频率区域。可例如，确定所述亮度频率区间中的中频区域为所述目标频率区域。

对floatY进行离散余弦变换，变换后的数据记为floatY_DCT，选取floatY_DCT的中频区域[start,end]嵌入水印信息。

其中，start＝0.45*M*N+0.5；

其中，end＝0.55*M*N+0.5；

在S110中，基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列。

在一个实施例中，基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列包括：创建所述初始伪随机序列；基于所述目标二进制序列的取值与所述目标频率区间的取值，通过随机数与当前浮点值填充所述初始伪随机序列；以及在遍历过所述初始伪随机序列后，通过填充后的所述初始伪随机序列生成所述目标伪随机序列。

在一个实施例中，基于所述目标二进制序列的取值与所述目标频率区间的取值，通过随机数与当前浮点值填充所述初始伪随机序列包括：在所述目标二进制序列的取值为第一预设值时，生成所述随机数；通过所述随机数与预定公式计算出目标值；以及通过所述目标值填充所述初始伪随机序列的预设位置。

在一个实施例中，还包括：在所述目标二进制序列的取值为第二预设值时，生成所述随机数。

在S112中，通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间。可包括：通过左旋-右旋方式遍历所述目标频率区间的所述中频系数；以及通过所述目标伪随机序列的值更新所述中频系数以更新所述亮度频率区间。

在S114中，通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。包括：将更新后的亮度频率区间进行逆离散余弦变换生成水印亮度分量；将所述水印亮度分量、色度分量、浓度色度分量进行合并生成YUV颜色空间的目标图像；以及将YUV颜色空间的水印图像转换为RGB空间的水印图像。

可例如，将floatY_DCT进行逆DCT变换得到floatY_IDCT。归一化的数据floatY按照如下公式进行恢复：

floatY＝floatY_IDCT/multFactor+mean+0.5。

然后，将floatY转换为单通道8位字符Y，将Y、U、V分量信息合并为YUV颜色空间，再将YUV颜色空间转换为RGB颜色空间，将RGB替换原图片中RGB信息得到水印图片H。

图2是一种用于图像的数字水印方法的流程图。用于图像的数字水印方法20至少包括步骤S201至S211，图2所示的流程是对添加数字水印过程的详细描述。

在S201中，提取YUV空间的亮度分量Y。

在S202中，计算Y分量的平均值，标准差。

在S203中，计算多因子系数。

在S204中，将Y转换为单通道的64为浮点数floatY，并归一化处理。

在S205中，对floatY进行离散余弦变换。

在S206中，选取离散余弦系数中频区域以嵌入水印信息。

在S207中，嵌入水印信息。

在S208中，逆余弦变换得到floatY_IDCT。

在S209中，归一化操作。

在S210中，合并Y、U、V分量。

在S211中，将YUV色彩空间转化为RGB色彩空间。

其中，嵌入水印信息可通过如下步骤：基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间。

更具体的，创建伪随机序列记为vector，大小为end–start。可按照以下规则填充vector：

设置伪随机数种子srand(seed)(seed默认取0)，

i遍历[0,sigbits_len–1]区间取值；

若sigbits第i位是1，执行rand()；

j遍历[0,end-start-1]区间取值；

vector第j位增加如下浮点值：

(double)(rand()&RAND_MAX)/(double)RAND_MAX-0.5；

若sigbits第i位是0，执行rand()。

i遍历完[0,sigbits_len–1]区间后，将vector中每个元素除以(sigbits_len)^1/2。

还可例如通过zig-zag方式遍历floatY_DCT的中频系数[start,end]，将每个系数加上vector值。

应清楚地理解，本公开描述了如何形成和使用特定示例，但本公开的原理不限于这些示例的任何细节。相反，基于本公开公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。

图3是根据另一示例性实施例示出的一种用于图像的数字水印方法的流程图。用于图像的数字水印方法30至少包括步骤S302至S314，图3所示的流程是对提取数字水印过程的描述。

如图3所示，在S302中，生成目标数字水印的目标二进制序列。

在S304中，在原始图像中确定目标图像区域。

在S306中，基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间。

在S308中，基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置。可例如，通过左旋-右旋方式遍历与所述目标频率区域的起始值确定所述目标二进制序列的起始位置。

在S310中，通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列。可例如，通过预定公式生成所述复原伪随机序列。

在S312中，基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印。可包括：基于所述目标频率区域遍历所述复原伪随机序列的取值，在所述复原伪随机序列的取值为第三预设值时，更新所述取值；比较更新后的所述取值与预定值，以确定当前水印信息的二进制数值；在遍历完所述复原伪随机序列的取值后，获取复原二进制序列。

在一个实施例中，还包括：将所述复原二进制序列进行字符还原处理，以获取所述目标水印。

图4是根据另一示例性实施例示出的一种用于图像的数字水印方法的流程图。用于图像的数字水印方法40至少包括步骤S401至S407，图4所示的流程是对提取数字水印过程的详细描述。

如图4所示，在S401中，提取YUV空间的亮度分量Y。

在S402中，计算Y分量的平均值，标准差。

在S403中，计算多因子系数。

在S404中，将Y转换为单通道的64为浮点数floatY，并归一化处理。

在S405中，对floatY进行离散余弦变换。

在S406中，选取离散余弦系数中频区域以提取水印信息。

在S407中，提取水印信息。

其中，提取水印信息可包括如下步骤：基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置；通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列；以及基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印。

更具体的，提取水印信息，过程可如下：

zig-zag方式定位水印的开始位置为startx,starty。

设置伪随机数种子srand(seed)(seed默认取0)；

i遍历[0,end–1]区间取值；

伪随机序列记为vector，大小为end–start，使用如下公式：

(double)(rand()&RAND_MAX)/(double)RAND_MAX-0.5；

初始化vector中元素；

j取0和1，计算corr[j]取值；

k遍历区间[0,end–start-1]取值；

采用zig-zag方式遍历区间，累加floatY_DCT*vector[k+j]到corr[j]；

若corr[0]>＝corr[1]则当前水印信息为0，否则为1；

i遍历完区间[0,end–1]时，提取所有水印完毕。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤被实现为由CPU执行的计算机程序。在该计算机程序被CPU执行时，执行本公开提供的上述方法所限定的上述功能。所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

此外，需要注意的是，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。

图5-图14分别为基于本公开的用于图像的数字水印方法中添加水印之后的图像进行数字水印提取的示意图。

其中，图5为一个示例性的512*512的24位Lena的彩色载体图片；图6为一种水印图片的示例；图7为采用本公开的用于图像的数字水印方法加入数字水印后的彩色载体图片；图8为采用本公开的用于图像的数字水印方法从图7中提取到的数字水印的水印图片。

更进一步的，图9为对加入水印的彩色载体图片进行涂改后的彩色载体图片；图10为从图9中提取得到的水印图片。

更进一步的，图11为对加入数字水印的载体彩色图片进行格式转换后的彩色载体图片；图12为从图11中提取得到的水印图片。

更进一步的，图13为对加入水印的彩色载体图片进行JPEG有损压缩(压缩质量因子选择10％)后得到的彩色载体图片；图14为从图13中提取得到的水印图片。

根据本公开的用于图像的数字水印方法，基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间，从而将数字水印添加进目标图像的方式，简化了数字水印的加解密算法，减少了加解密计算量，提高了加解密效率，且能够保证数字水印具有很强的鲁棒性。

下述为本公开装置实施例，可以用于执行本公开方法实施例。对于本公开装置实施例中未披露的细节，请参照本公开方法实施例。

图15是根据一示例性实施例示出的一种用于图像的数字水印装置的框图。用于图像的数字水印装置150包括：目标序列模块1502，图像区域模块1504，余弦变换模块1506，频率区间模块1508，随机序列模块1510，数值更新模块1512，以及水印图像模块1514。

目标序列模块1502用于生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列；

图像区域模块1504用于在原始图像中确定目标图像区域；

余弦变换模块1506用于基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；

频率区间模块1508用于在所述亮度频率区间中确定目标频率区域；

随机序列模块1510用于基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；

数值更新模块1512用于通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间；以及

水印图像模块1514用于通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。

图16是根据另一示例性实施例示出的一种用于图像的数字水印装置的框图。用于图像的数字水印装置16包括：目标序列模块1602，图像区域模块1604，余弦变换模块1606，起始位置模块1608，复原序列模块1610，以及提取水印模块1612。

目标序列模块1602用于目标数字水印的目标二进制序列；

图像区域模块1604用于在原始图像中确定目标图像区域；

余弦变换模块1606用于基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；

起始位置模块1608用于基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置；

复原序列模块1610用于通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列；以及

提取水印模块1612用于基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印。

根据本公开的用于图像的数字水印装置，基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间，从而将数字水印添加进目标图像的方式，简化了数字水印的加解密算法，减少了加解密计算量，提高了加解密效率，且能够保证数字水印具有很强的鲁棒性。

图17是根据一示例性实施例示出的一种电子设备的框图。

下面参照图17来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备1700。图17显示的电子设备1700仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图17所示，电子设备1700以通用计算设备的形式表现。电子设备1700的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元1710、至少一个存储单元1720、连接不同系统组件(包括存储单元1720和处理单元1710)的总线1730、显示单元1740等。

其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元1710执行，使得所述处理单元1710执行本说明书上述电子处方流转处理方法部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元1710可以执行如图1，图2，图3，图4中所示的步骤。

所述存储单元1720可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)17201和/或高速缓存存储单元17202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)17203。

所述存储单元1720还可以包括具有一组(至少一个)程序模块17205的程序/实用工具17204，这样的程序模块17205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

总线1730可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。

电子设备1700也可以与一个或多个外部设备1700’(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1700交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1700能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口1750进行。并且，电子设备1700还可以通过网络适配器1760与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器1760可以通过总线1730与电子设备1700的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1700使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的上述方法。

所述软件产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

所述计算机可读存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读存储介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读存储介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该设备执行时，使得该计算机可读介质实现如下功能：生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列；在原始图像中确定目标图像区域；基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；在所述亮度频率区间中确定目标频率区域；基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间；以及通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。

本领域技术人员可以理解上述各模块可以按照实施例的描述分布于装置中，也可以进行相应变化唯一不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (18)

1.一种用于图像的数字水印方法，其特征在于，包括：

生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列；

在原始图像中确定目标图像区域；

基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；

在所述亮度频率区间中确定目标频率区域；

基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；

通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间；以及

通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置；

通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列；以及

基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间包括：

将所述目标图像区域由RGB彩色空间转换到YUV彩色空间，生成转换区域图像；

获取所述转换区域图像的初始亮度分量的多因子系数；

通过所述多因子系数与所述初始亮度分量生成目标亮度分量；以及

对所述目标亮度分量进行离散余弦变换生成所述亮度频率区间。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过所述多因子系数与所述初始亮度分量生成目标亮度分量包括：

将所述初始亮度分量转换为单通道多位浮点数；以及

通过所述多因子系数对转换后的初始亮度分量进行归一化处理，生成目标亮度分量。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述亮度频率区间中确定目标频率区域包括：

确定所述亮度频率区间中的中频区域为所述目标频率区域。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列包括：

创建所述初始伪随机序列；

基于所述目标二进制序列的取值与所述目标频率区间的取值，通过随机数与当前浮点值填充所述初始伪随机序列；以及

在遍历过所述初始伪随机序列后，通过填充后的所述初始伪随机序列生成所述目标伪随机序列。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述目标二进制序列的取值与所述目标频率区间的取值，通过随机数与当前浮点值填充所述初始伪随机序列包括：

在所述目标二进制序列的取值为第一预设值时，生成所述随机数；

通过所述随机数与预定公式计算出目标值；以及

通过所述目标值填充所述初始伪随机序列的预设位置。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

在所述目标二进制序列的取值为第二预设值时，生成所述随机数。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间包括：

通过左旋-右旋方式遍历所述目标频率区间的所述中频系数；以及

通过所述目标伪随机序列的值更新所述中频系数以更新所述亮度频率区间。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像包括：

将更新后的亮度频率区间进行逆离散余弦变换生成水印亮度分量；

将所述水印亮度分量、色度分量、浓度色度分量进行合并生成YUV颜色空间的目标图像；以及

将YUV颜色空间的水印图像转换为RGB空间的水印图像。

11.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置包括：

通过左旋-右旋方式遍历与所述目标频率区域的起始值确定所述目标二进制序列的起始位置。

12.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列包括：

通过预定公式生成所述复原伪随机序列。

13.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印包括：

基于所述目标频率区域遍历所述复原伪随机序列的取值，在所述复原伪随机序列的取值为第三预设值时，更新所述取值；

比较更新后的所述取值与预定值，以确定当前水印信息的二进制数值；

在遍历完所述复原伪随机序列的取值后，获取复原二进制序列。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括：

将所述复原二进制序列进行字符还原处理，以获取所述目标水印。

15.一种用于图像的数字水印装置，其特征在于，包括：

目标序列模块，用于生成待嵌入的目标数字水印的目标二进制序列；

图像区域模块，用于在原始图像中确定目标图像区域；

余弦变换模块，用于基于所述目标图像区域的目标亮度分量进行离散余弦变换，生成亮度频率区间；

频率区间模块，用于在所述亮度频率区间中确定目标频率区域；

随机序列模块，用于基于所述目标二进制序列、所述目标频率区域和初始伪随机序列生成目标伪随机序列；

数值更新模块，用于通过目标伪随机序列的值更新所述目标频率区间的中频系数以更新所述亮度频率区间；以及

水印图像模块，用于通过更新后的亮度频率区间和目标图像区域的色度分量、浓度色度分量生成数字水印图像。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括：

起始位置模块，用于基于所述目标频率区域确定所述目标二进制序列的起始位置；

复原序列模块，用于通过所述初始伪随机序列生成复原伪随机序列；以及

提取水印模块，用于基于所述目标频率区域、所述亮度频率区间和所述复原伪随机序列由所述水印图像中提取所述目标数字水印。

17.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-14中任一所述的方法。

18.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-14中任一所述的方法。

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