彩色图像数字水印嵌入和提取模型研究

彩色图像数字水印嵌入和提取模型研究

（信阳师范学院计算机与信息技术学院，河南信阳464000）

将DCT和DWT相结合，提出了基于DWT和DCT的彩色图像版权保护数字水印模型。该模型根据离散小波变换中低频子图的人类视觉特性，用自适应方法选择色彩通道，用Logistic混沌加密方法预处理数字水印的图像，在离散小波变换的低频域进行离散余弦变换的去相关性，且用子采样技术调整对应子图间系数的大小相对性，实现数字水印的盲提取。

标签：Logistic混沌加密；水印嵌入；盲提取

在网络技术快速发展的今天，数字信息的版权保护问题，特别是彩色图像版权保护问题是摆在眼前，迫切需要解决的问题，而数字水印技术是解决这类问题的最有效和最具有潜力的技术之一。

数字水印技术主要分为嵌入和提取两部分，后者也是水印技术的一个极其重要的组成部分，因为数字水印技术的关键之处就在于能否正确有效地提取出嵌入到图像中的水印信息，这在证明数字图像的合法所有权方面起着非常重要的作用。近年来，由于需要原始图像的非盲水印提取技术在实际应用中具有很多困难，并且一些学者认为在水印提取中不使用原始图像是解决版权问题的前提，因此，无需原始图像的盲提取技术己成为数字水印研究中的焦点之一，具有更加广阔的应用前景。现在的水印算法主要集中在变换域算法上，最常见的就是基于DCT 的水印算法或者基于DWT的水印算法，而它们两个又分别是JPEG和JPEG-2000图像压缩标准的理论基础。

1 水印嵌入

文献［1］是DCT域的子采样盲水印算法，本文将该文献算法的系数选择加以改进，并加入色彩选择自适应机制，然后应用于离散小波低频域，解决离散小波低频域嵌入水印不可见性差的特点，提出了基于DWT和DCT的彩色图像数字水印嵌入和提取模型。

定义原始图像尺寸为M*N的RGB彩色图像，记为X；水印图像尺寸为K*K 有意义的二值图像（含版权相关信息），记为W。

基于DWT和DCT的彩色图像版权保护数字水印模型表示为:

YEmbed（X，W，Key）。

其中，Y表示嵌入水印后重构图像；X表示原始彩色图像；W表示二值水印图像；Key为水印密钥。

水印嵌入算法描述如下：

（1）将二值水印图像W进行Logistic混沌加密，形成一维向量W1（表示调制后的水印信号），其中，水印长度为NWK*K。

（2）对彩色图像进行颜色分解，并计算各个颜色分量所占的比例，在蓝色和绿色分量中选择所占比例较大的作为嵌入通道。

三基色理论认为，红（Red）、绿（Green）、蓝（Blue）是自然界颜色体系中三个最基本的颜色，它们构成一个三维的RGB矢量空间，其他任何一种颜色都可由R，G，B这三种颜色值之和来确定，不同数量的R，G，B颜色混合在一起就得到不同的颜色。

根据色彩原理，彩色图像的亮度方程如下：

Y0.299R+0.587G+0.114B。

可见，人眼对蓝光的感觉能力最差。因此可以将一幅彩色图像X分解成红绿蓝3个信道R，G，B，每个信道都是以灰度形式表现的，它表示出图像中像素点所包含的原色信息。又因为彩色图像的颜色分量有很大的冗余性，比如绿色分量对JPEG压缩的抵抗性很强，如果在绿色分量嵌入水印会提高水印的鲁棒性；而另一方面，人眼对蓝色分量很不敏感，所以，如果将水印嵌入到蓝色分量中会提高水印的不可见性，为了平衡这两点，我们可以根据具体一幅图片的颜色比例自适应的选择所占比例较高的颜色分量作为水印嵌入通道，优化水印系统。

（3）对取出的颜色分量进行L级小波分解，把最高分解层的低频子图LLn 作为水印嵌入的区域。