抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法

摘要

本发明涉及一种抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法，属防伪、认证及信息安全技术领域，采取的技术方案是：彩色载体图像的L*a*b*颜色空间用四元超复数表示，将可读水印信息编码并调制生成四元超复数形式的二维水印信号；采用均匀离散对数极坐标的方法确定水印的嵌入位置。本发明的有益效果是水印的嵌入容量大、抗同步失真的鲁棒性强；弥补了彩色图像的图像质量评价函数的空白并实现了最大强度水印的自适应嵌入；具有很强的抗旋转、压缩、打印、印刷和扫描攻击的鲁棒性，可广泛用于各种证件和印刷品的防伪域认证。

主权项

一种抗打印、印刷和扫描过程的彩色图像数字水印方法，其特征在于包括下列步骤：一、将计算机存储的彩色图像的RGB颜色空间转换到L*a*b*颜色空间，用四元超复数矩阵表示，彩色图像的三个分量分别存放于超复数的虚部部分，然后对其整体做超复数的傅氏变换，用矩阵c(u,v)表示；将矩阵c(u,v)的原点移至矩阵的中心，对该矩阵做均匀对数极坐标处理，通过相关参数的设置得到与水印信号维数相同的离散对数极坐标(k1,k2)；二、构造四元超复数形式的二维水印信号w(m,n)(0＜m≤M,0＜n≤N)；三、定义一种失真度量函数，依据视觉可感知门限的最大值求得一个以嵌入位置和超复数傅氏变换幅度谱为参数的嵌入强度，从而保证在视觉不可感知的条件下嵌入最大强度的水印；四、水印的嵌入：首先在彩色载体图像的超复数傅氏变换频谱的坐标中找到与离散对数极坐标(k1,k2)对应的笛卡尔坐标的位置，将水印信息以加法规则嵌入到载体图像超复数傅氏变换的幅度谱中，对幅度谱的修改只包括超复数的三个虚部；五、水印的提取：（1）、先对水印图像做旋转角度估计与逆旋转处理，提取彩色图像的一个分量， 对其进行实数傅氏变换，把直流分量转移到傅里叶幅度谱的中心，然后对该傅里叶频谱进行对数变换用F表示，在变换后的结果中选择一块矩形区域作为检测区域用D表示，根据F和D的最大值的坐标估计图像的旋转角度。（2）、然后将水印图像变换到四元超复数傅氏变换域，采用与步骤三相同的方法和参数，得到离散对数极坐标，用极大似然法估计水印信号，用归一化相关的方法提取水印比特位。（3）、水印信息解码、译码，将提取的水印比特位经纠错解码并译码为可读水印信息。