專利名稱：基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字水印技術(shù)，特別涉及一種基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法。
背景技術(shù)：
數(shù)字水印技術(shù)發(fā)展至今，已取得很大的突破，水印技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)對(duì)數(shù)字作品版權(quán)保護(hù)的一種有效手段，也是信息隱藏的一種好方法。然而，隨著網(wǎng)絡(luò)盜版現(xiàn)象的出現(xiàn)和猖獗，數(shù)字作品的安全問題正成為人們擔(dān)心的一大問題。就數(shù)字水印技術(shù)而言，其具有低成本、隱蔽性好、靈活多變、安全性高等特點(diǎn)。可以將數(shù)字水印技術(shù)簡(jiǎn)單的劃分為空間域水印技術(shù)和變換域水印技術(shù)，空間域水印技術(shù)算法簡(jiǎn)單，安全性低，水印的魯棒性也低，常用作脆弱性水??；而變換域水印技術(shù)安全性高，水印的魯棒性能高，是主流的數(shù)字水印技術(shù)。根據(jù)人眼視覺特性，一幅圖像可以劃分為前后景區(qū)域，人眼對(duì)于前景區(qū)和后景區(qū)的變化敏感程度不同，尤其是后景區(qū)敏感程度較低，在這一區(qū)域嵌入水印可以滿足水印不可見性的要求。光全息技術(shù)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，將光全息技術(shù)運(yùn)用到數(shù)字水印領(lǐng)域，可以大幅提升水印的魯棒性能。結(jié)果表明，這一算法在彩色載體圖像中嵌入加密全息水印，水印不可見性好，同時(shí)該水印算法魯棒性強(qiáng)，經(jīng)過各種攻擊后仍可以有效提取出水印信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)傳統(tǒng)的全息水印算法無法做到不可見，安全性差的問題，提出了一種基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法，利用K均值對(duì)圖像進(jìn)行分割，結(jié)合變換域DCT變換域加密傅里葉全息水印算法，對(duì)彩色載體圖像嵌入全息水印信息，實(shí)現(xiàn)水印的不可見性。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法，包括水印嵌入算法和水印提取算法，具體包括如下步驟:
水印嵌入算法:
1)采用RGB模式的彩色圖像作為載體圖像，二值黑白圖像為水印圖像；
2)利用K均值聚類方法對(duì)載體圖像的藍(lán)色通道進(jìn)行分割，得到圖像的前景區(qū)和后景
區(qū)；
3)將后景區(qū)作為嵌入水印的特征區(qū)域，對(duì)后景區(qū)進(jìn)行分塊，使用DCT變換，把后景區(qū)轉(zhuǎn)換到變換域，選取其中頻系數(shù)；
4)用二值水印圖像生成全息水印，采用雙隨機(jī)相位調(diào)制的方式進(jìn)行加密；
5)將加密的全息水印嵌入到中頻系數(shù)上；
6)還原步驟3)中后景區(qū)各個(gè)分塊，然后進(jìn)行逆DCT變換，合并RGB三個(gè)通道，得到含加密全息水印的彩色圖像；
水印提取算法:
A)選取含水印圖像的藍(lán)色通道提取水印信息； B)用K均值分割出圖像的前后景區(qū)，對(duì)后景區(qū)進(jìn)行分塊，利用DCT變換轉(zhuǎn)換到變換域；
C)比較原后景區(qū)的中頻系數(shù)和現(xiàn)后景區(qū)的中頻系數(shù)，作出差值；
D)選取合適的提取強(qiáng)度進(jìn)行逆傅里葉變換、相位調(diào)制得到重建的二值全息水??；E)使用濾波和二值化作進(jìn)一步的處理以得到清晰地二值水印圖像。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法，明載體圖像嵌入全息水印后，可以滿足人眼視覺要求，表明水印的不可見性好，對(duì)圖像進(jìn)行各種攻擊，包括各種比例裁切、高斯噪聲、椒鹽噪聲、線性縮放、中值濾波、均值濾波等攻擊后，都可以提取出于原水印信息高度相似的水印圖像。且采用雙隨機(jī)相位調(diào)制加密方式，提高了水印的安全性能。


圖1為本發(fā)明基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法中水印嵌入算法流程 圖2為本發(fā)明基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法中水印提取算法流程
圖3為本發(fā)明基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法實(shí)驗(yàn)含水印的圖像和提取的水印效果圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示水印嵌入算法流程圖:(1)載體圖像采用RGB模式的彩色圖像，水印圖像為二值黑白圖像(2)結(jié)合人眼視覺特性，采用人眼不敏感的藍(lán)色通道(3)利用K均值聚類方法對(duì)載體圖像的藍(lán)色通道進(jìn)行分割，得到圖像的前景區(qū)和后景區(qū)(4)因?yàn)槿搜蹖?duì)后景區(qū)的變化不如前景區(qū)敏感，因此把后景區(qū)作為嵌入水印的特征區(qū)域(5)對(duì)后景區(qū)進(jìn)行分塊，使用DCT變換，把后景區(qū)轉(zhuǎn)換到變換域，選取其中頻系數(shù)(6)用二值水印圖像生成全息水印，采用雙隨機(jī)相位調(diào)制的方式進(jìn)行加密(7)將加密的全息水印嵌入到中頻系數(shù)上，
(8)還原后景區(qū)的各個(gè)分塊，然后進(jìn)行逆DCT變換，合并RGB三個(gè)通道，最后能夠得到含加密全息水印的彩色圖像。如圖2為水印提取算法流程圖，水印提取的過程相當(dāng)于水印嵌入的逆過程。同樣選取含水印圖像的藍(lán)色通道提取水印信息。用K均值分割出圖像的前后景區(qū)，對(duì)后景區(qū)進(jìn)行分塊，利用DCT變換轉(zhuǎn)換到變換域，比較原后景區(qū)的中頻系數(shù)和現(xiàn)后景區(qū)的中頻系數(shù)，作出差值，選取合適的提取強(qiáng)度進(jìn)行逆傅里葉變換、相位調(diào)制得到重建的二值全息水印，為了增加重建水印的清晰度，可以使用濾波和二值化作進(jìn)一步的處理以得到清晰地二值水印圖像。
權(quán)利要求
1.一種基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法，其特征在于，包括水印嵌入算法和水印提取算法，具體包括如下步驟: 水印嵌入算法: 1)采用RGB模式的彩色圖像作為載體圖像，二值黑白圖像為水印圖像； 2)利用K均值聚類方法對(duì)載體圖像的藍(lán)色通道進(jìn)行分割，得到圖像的前景區(qū)和后景區(qū)； 3)將后景區(qū)作為嵌入水印的特征區(qū)域，對(duì)后景區(qū)進(jìn)行分塊，使用DCT變換，把后景區(qū)轉(zhuǎn)換到變換域，選取其中頻系數(shù)； 4)用二值水印圖像生成全息水印，采用雙隨機(jī)相位調(diào)制的方式進(jìn)行加密； 5)將加密的全息水印嵌入到中頻系數(shù)上； 6)還原步驟3)中后景區(qū)各個(gè)分塊，然后進(jìn)行逆DCT變換，合并RGB三個(gè)通道，得到含加密全息水印的彩色圖像； 水印提取算法: A)選取含水印圖像的藍(lán)色通道提取水印信息； B)用K均值分割出圖像的前后景區(qū)，對(duì)后景區(qū)進(jìn)行分塊，利用DCT變換轉(zhuǎn)換到變換域； C)比較原后景區(qū)的中頻系數(shù)和現(xiàn)后景區(qū)的中頻系數(shù)，作出差值； D)選取合適的提取強(qiáng)度進(jìn)行逆傅里葉變換、相位調(diào)制得到重建的二值全息水??；E)使用濾波和二值化作進(jìn)一步的處理以得到清晰地二值水印圖像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于彩色圖像特征區(qū)域的變換域光全息水印算法，結(jié)合了人眼對(duì)圖像前后景區(qū)域不同的變化敏感程度、離散余弦變換與加密傅里葉光全息等技術(shù)。利用二值水印圖像生成光全息水印，采用雙隨機(jī)相位調(diào)制的方式對(duì)全息水印進(jìn)行加密，保證了水印的安全性能。再對(duì)彩色載體圖像分通道，選擇人眼不敏感的藍(lán)色通道，結(jié)合K均值方法，分割出圖像的前景區(qū)和后景區(qū)。在變換域，對(duì)后景區(qū)嵌入加密的光全息水印。嵌入的水印隱蔽性好，魯棒性很強(qiáng)，重建的水印與原水印具有很高的相似性，改善了傳統(tǒng)全息水印在彩色載體圖像中的不可見性。
文檔編號(hào)G06T1/00GK103177415SQ20131011911
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者李晨璐, 孫劉杰, 劉寧寧 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)