基于三步相移干涉术的数字水印嵌入和检测方法

摘要

本发明提供一种基于三步相移干涉术的数字水印嵌入和检测方法，包括水印的嵌入过程以及水印的检测和提取过程，该方法在数字域仿真光学过程中的传播规律，实现向待保护数字图像中嵌入水印和从嵌有水印图像中检测水印的过程，主要通过菲涅耳域的双随机相位编码和相移干涉术实现信息的加密及解密。本发明将相移算法引入数字全息，利用相移干涉术弥补了同轴和离轴数字全息的缺点和不足，形成了一种新的信息隐藏加/解密方法；水印的检测过程不需要原明码图像即可直接解密，属于盲水印算法；较传统数据加密过程有更大的自由度，安全级别高；具有测量精度高、易于操作、处理速度快、可移植性强、能够实现全场测量等优点。

主权项

一种基于三步相移干涉术的数字水印嵌入和检测方法，包括水印的嵌入以及水印的检测和提取，其特征是：(1)水印的嵌入过程：11.将数字水印图像O所在的平面称为输入平面，紧贴输入平面的后面放置第一个随机相位板G1，将波长为λ的单色平面波垂直照射到输入平面上，数值模拟计算数字水印图像O和随机相位板G1的复振幅透过率的乘积，然后对该乘积进行距离参数为d1的菲涅耳衍射变换，得到一复振幅场U2，该复振幅场U2所在的平面称为变换平面；12.紧贴变换平面后面放置第二个随机相位板G2，数值模拟计算U2和G2的复振幅透过率的乘积，然后对该乘积进行距离参数为d2的菲涅耳衍射变换，得到一复振幅场U，该复振幅场U所在的平面称为记录平面，在记录平面上把携带数字水印信息的复振幅场记录下来；13.采用三步相移干涉术，通过与引入的参考光干涉，得到三幅被相位板调制、并含有隐藏信息的干涉图I1、I2和I3，三次干涉时的相位分别为0，π/2和π；14.把加密后三幅干涉图I1，I2，I3嵌入宿主图像中，得到I’1、I’2和I’3作为加密后的非负图像，并传递给信息的接收方，同时参数G2、d1、d2和光波波长λ也一同传输；(2)水印的检测和提取过程：21.根据三步相移公式恢复出记录平面加密后的复振幅场U；22.作距离为d2的逆菲涅尔衍射；23.得出的复振幅乘以随机相位板G2复振幅透过率的复共轭，进行另一个距离为d1的逆菲涅尔衍射；24.提取衍射复振幅场的实振幅并归一化。