基于DCT系数统计特性的抗打印扫描彩色图像盲水印方法技术

本发明专利技术公开了一种用于彩色图像的抗打印扫描的盲水印方法，主要解决了传统算法中水印嵌入容量低，鲁棒性弱，非盲提取模式等问题。本发明专利技术利用图像分块DCT变换的中频系数在统计中呈现出均值近似等于0的特性，根据嵌入的水印位对系数施加正、负偏移，并根据图像纹理特征自适应调节水印嵌入强度，实现在彩色图像蓝色通道中嵌入水印信息；在水印提取时，只需对图像蓝色分量进行分块DCT变换，统计相应中频系数的均值，并与0比较，就可得到嵌入的水印信息。本发明专利技术与传统抗打印扫描图像水印算法相比，在保证水印的高不可见性和强鲁棒性的前提下，提高了水印的嵌入容量，实现了盲提取，而且嵌入的水印信息对打印、复制和扫描通道是健壮的。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种用于彩色图像的抗打印扫描的盲水印方法，主要解决了传统算法中水印嵌入容量低，鲁棒性弱，非盲提取模式等问题。本专利技术利用图像分块DCT变换的中频系数在统计中呈现出均值近似等于0的特性，根据嵌入的水印位对系数施加正、负偏移，并根据图像纹理特征自适应调节水印嵌入强度，实现在彩色图像蓝色通道中嵌入水印信息；在水印提取时，只需对图像蓝色分量进行分块DCT变换，统计相应中频系数的均值，并与0比较，就可得到嵌入的水印信息。本专利技术与传统抗打印扫描图像水印算法相比，在保证水印的高不可见性和强鲁棒性的前提下，提高了水印的嵌入容量，实现了盲提取，而且嵌入的水印信息对打印、复制和扫描通道是健壮的。【专利说明】基于DCT系数统计特性的抗打印扫描彩色图像盲水印方法
本专利技术属于数字水印
，涉及彩色图像水印信息的嵌入和提取。具体是一 种基于DCT系数统计特性的彩色图像抗打印扫描攻击的盲水印方法，该方法在保证强鲁棒 性和大嵌入容量的前提下，取得了很好的视觉效果，而且嵌入的水印信息对打印扫描通道 是健壮的。
技术介绍
近些年来，随着高质量数字输入输出技术的进步，以及数字相机、录像机、扫描仪 和打印机等设备的广泛使用，特别是高精度彩色激光打印机、扫描仪的普及，为人们的生活 和工作带来了诸多便利，但同时也使各种证件、产品包装、证券、支票及证明文档的篡改或 伪造变得非常容易。因此，这些用印刷方法生产的图像、文档的版权保护就成了急待解决的 问题，使得印刷防伪技术显得异常重要。数字图像水印技术可以很好地解决这个问题，既能达到良好的效果，又能有效地 降低成本。数字图像水印技术将具有特定意义的图像或文本标记(即数字水印)，利用信息 隐藏的方法嵌入到数字图像产品中，用以证明创作者对其作品的所有权，并可以作为鉴定、 起诉非法侵权的依据，同时通过对水印的检测和分析来保证信息的完整可靠，从而成为知 识产权保护及数字多媒体防伪的有效手段。与传统的防伪技术相比，数字图像水印防伪具 有安全性高、检测速度快、成本低等特点，将这一技术应用于印刷防伪将会有很大的前景。目前，根据水印实现过程，图像水印算法大致可分为两类:空间域算法和变换域算 法。1、空间域水印算法空间域水印算法通过直接修改原始图像的像素值来嵌入水印，其中最典型的是最 低有效位方法fLSB, least significant bit)、基于统计的Patchwork算法等；然而，由于 空间域水印嵌入算法是直接修改像素值来嵌入水印，其隐藏的水印信息在较强的信号处理 情况下较难保存，尤其是像打印一扫描这样的对图像质量影响很大的硬拷贝攻击，上述空 间域算法难以成功应用。2.变换域水印算法这类算法是在变换域中实现，通过修改某些变换系数来嵌入水印。这类技术一般 是基于常用的局部或全局图像变换，与空域水印算法相比，变换域水印算法具有以下几个 优点:(I)变换域嵌入的水印信号能分布到空域的所有像素上，有利于保证水印的不可 见性，同时增加水印算法的抗攻击能力；(2)在变换域中，可更好地结合HVSf人眼视觉系统)的掩蔽特性，使水印的嵌入强 度、嵌入位置、嵌入信息量随着图像载体数据各部分特性的不同而自适应调整，由于考虑到 原始载体的局部特征，最终实现不可见性和鲁棒性的最佳折中。(3)变换域方法可与现有的图像压缩方法兼容，可以在压缩中完成水印编码，增强水印系统的抗压缩攻击能力，并简化水印嵌入过程。正是由于这几大优点，众多学者选择在变换域嵌入水印，主流的图像变换有离散 余弦变换(DCT)、离散小波变换(DWT)和离散傅立叶变换(DFT)等。自从抗打印扫描数字图像水印算法提出以来，众多学者已经进行了大量研究，但 是由于打印扫描过程是一个实际的应用环境，嵌入的水印信号所受的攻击不是单纯仿真实 验中的一种或几种不同攻击的简单组合，而是多种复杂信号综合作用的结果。目前大多数 算法只是针对打印扫描过程中的某一攻击进行研究，提取的水印效果不佳；而且所嵌入的 水印信号多为少量的比特序列，或需要原始图像才可提出水印信息，离实际应用水平还相 差甚远。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的抗打印扫描图像水印算法中存在的嵌入容量低、鲁 棒性差、非盲水印提取模式等不足，提出一种基于DCT系数统计特性的抗打印扫描的彩色 图像盲水印方法。一方面保证了嵌入图像的水印信息经过打印、复制和扫描之后还可以在 盲水印提取模式下被正确提取；另一方面实现了水印的高嵌入容量、高不可见性以及水印 嵌入和提取系统的简单与安全。实现本专利技术的技术思路是:利用图像分块DCT变换的中频系数在统计中呈现出的 均值近似等于O的特性，根据嵌入的水印位对系数施加正、负偏移，并根据图像纹理特征自 适应调节水印嵌入强度，实现在彩色图像蓝色通道中嵌入水印信息；在水印提取时，只需对 图像蓝色分量进行分块DCT变换，统计相应中频系数的均值，并与O比较，就可得到嵌入的 水印信息。具体包括以下步骤:(I)彩色图像的水印嵌入A.水印信息预处理，将二值水印图像进行置乱，按行优先排列为一维序列，得到待 嵌入的01水印序列；B.提取彩色图像的蓝色分量，对蓝色分量进行分块DCT变换操作，并计算蓝色分 量各像素点的纹理掩码值；C.统计分块DCT变换的中频系数，将每块中相同位置的系数统计为一组，共可得 多个系数组，组数记为N ;再对系数组进行分裂，将原先的每个系数组分裂为4个子组，共可 得4N组；D.对每组系数，根据嵌入的水印位为I或0，施加正向或负向的偏移，使其均值大 于O或小于0，偏移的大小由与系数位置对应的像素点的纹理掩码值来确定，每组系数中嵌 入一位水印；E.对各DCT系数块实施逆变换，得到嵌入后的彩色图像，完成水印嵌入过程。(2)彩色图像的水印提取A.提取待检测的彩色图像的蓝色分量，对其进行分块DCT变换操作；B.统计分块DCT变换的中频系数，将每块中相同位置的系数统计为一组，并将每 组系数分裂为4个子组；C.计算每组系数的均值，与O进行比较，得到提取出的01水印序列，再将序列重排 为二维图像，并进行逆置乱变换，得到提取的二值水印图像。(3)本专利技术与传统抗打印扫描彩色图像水印算法相比具有以下优点:A.本专利技术依据图像分块DCT变换的中频系数的统计特性来嵌入水印，此种特性在图像经过打印扫描攻击后，仍然保持良好，在此打印扫描“不变量”上嵌入水印，可以取得很好的抗打印扫描鲁棒性。B.本专利技术以适当的大小对图像进行分块DCT变换，统计中频系数，并对每组系数进一步进行分裂，以便获取更多的系数组，最后在每组嵌入一位水印，提高了水印嵌入容量；并且每位水印都分布于整幅图像，从而提高了算法的抗攻击能力。C.本专利技术中采用纹理掩码模型作为水印嵌入强度的衡量因子，纹理掩码体现了图像局部纹理的掩蔽特性，纹理越丰富，其可接受的嵌入强度越大而不被人眼所察觉，也就是能保证良好的水印不可见性；反之亦然。D.本专利技术在提取水印信息时，只需要对待检测图像进行分块DCT变换，然后计算中频系数组的均值并与O比较，即可获取水印信息，而不需要提供原始图像的参与，完全实现了水印的盲提取模式，因此具有更广泛的应用范围和更高的实用价值。【专利附图】【附图说明】通过参照附图更详细地描述本专利技术的示例性实施例，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DCT系数统计特性的抗打印扫描彩色图像盲水印方法，其特征在于，包括如下步骤：A：彩色图像的水印嵌入；A1：水印图像预处理，将二值水印图像进行置乱，按行优先排列为一维序列，得到待嵌入的01水印序列；A2：提取彩色图像的蓝色分量，对蓝色分量进行分块DCT变换操作，并计算蓝色分量各像素点的纹理掩码值；A3：统计分块DCT变换的中频系数，将每块中相同位置的系数统计为一组，共可得多个系数组，个数记为N；再对系数组进行分裂，将原先的每个系数组分裂为4个子组，共可得4N组；A4：对每组系数，根据嵌入的水印位为1或0，施加正向或负向的偏移，使其均值大于0或小于0，偏移的大小由与系数位置对应的像素点的纹理掩码值来确定，每组系数中嵌入一位水印；A5：对各DCT系数块实施逆变换，得到嵌入水印后的彩色图像，完成水印嵌入过程；B：彩色图像的水印提取；B1：提取待检测的彩色图像的蓝色分量，对其进行分块DCT变换操作；B2：统计分块DCT变换的中频系数，将每块中相同位置的系数统计为一组，并将每组系数分裂为4个子组；B3：计算每组系数的均值，并与0进行比较，得到嵌入的01水印序列，再将序列重排为二维图像，并进行逆置乱变换，得到提取的二值水印图像。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王泉，罗楠，杨鹏飞，潘蓉，郑海红，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：