本發(fā)明涉及數(shù)字圖形處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種數(shù)字圖像中水印的加入及提取方法。

背景技術(shù)：

數(shù)字水印技術(shù)作為信息隱藏技術(shù)領(lǐng)域的重要分支，是一種新型的信息安全保護(hù)技術(shù)。其基本思想是將含有作者電子簽名、日期、商標(biāo)、使用權(quán)限等的數(shù)字信息作為水印信號(hào)，嵌入到數(shù)字作品的目標(biāo)載體圖像中，但不會(huì)影響目標(biāo)載體圖像本身的識(shí)讀。并且在需要時(shí)，能夠通過(guò)一定的技術(shù)檢測(cè)手段抽取出水印，以此作為判斷數(shù)字作品的版權(quán)歸屬和跟蹤起訴非法侵權(quán)的證據(jù)。

現(xiàn)階段基于二維碼的變換域數(shù)字水印技術(shù)已有很多，但對(duì)彩色二維碼和水印算法結(jié)合的研究較少，目前，基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法基本上都是使用原始水印信息，而上述原始水印信息均為無(wú)意義二值水印圖像，其受幾何攻擊后，對(duì)水印信息提取完整度影響較大，影響了水印算法的魯棒性；含水印的數(shù)字圖像經(jīng)過(guò)數(shù)字印刷或打印以及經(jīng)過(guò)掃描儀掃描后，得到的含水印的數(shù)字圖像由于受到了打印掃描攻擊，從中恢復(fù)的水印信息會(huì)變得不清晰，只能依靠主觀判斷來(lái)衡量水印是否存在。

發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)提供的基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差，針對(duì)該問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種數(shù)字圖像中水印的加入及提取方法，能夠在保證嵌入水印信息的彩色編碼載體圖像可正確識(shí)讀的情況下，準(zhǔn)確提取出水印信息，增強(qiáng)水印算法的魯棒性和安全性。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種數(shù)字圖像中水印的加入方法，包括：

獲取目標(biāo)載體圖像和待加入的水印圖像；

對(duì)所述目標(biāo)載體圖像進(jìn)行編碼處理，得到第一彩色編碼載體圖像；

將所述第一彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第一量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；

對(duì)所述水印圖像進(jìn)行奇異值分解處理，得到第一對(duì)角矩陣以及U矩陣和V矩陣；

將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)高頻信號(hào)；

將所述U矩陣和V矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)；

根據(jù)所述重構(gòu)高頻信號(hào)和所述重構(gòu)低頻信號(hào)，得到含有水印圖像的第二彩色編碼載體圖像。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述將所述第一彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第一量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，包括：

對(duì)所述第一彩色編碼載體圖像進(jìn)行印刷色彩模式CMYK通道分離處理，提取處理結(jié)果中的青通道信息；

對(duì)所述青通道信息進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第一量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)高頻信號(hào)，包括：

將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中；

對(duì)嵌入所述第一對(duì)角矩陣的第一高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換處理；

對(duì)反奇異值變換處理得到的結(jié)果進(jìn)行小波反變換，得到重構(gòu)高頻信號(hào)。

結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述將所述U矩陣和V矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)，包括：

根據(jù)所述待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣，生成第一嵌入信號(hào)；

將所述第一嵌入信號(hào)嵌入第一量化編碼處理獲得的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)所述待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣，生成第一嵌入信號(hào)，包括：

計(jì)算待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣中每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和；其中，設(shè)定所述數(shù)字之和的均值作為設(shè)定的中間閾值；

分別對(duì)所述U矩陣和所述V矩陣進(jìn)行二值化處理，得到對(duì)應(yīng)于所述U矩陣和所述V矩陣的二值U矩陣和二值V矩陣；

計(jì)算所述二值U矩陣和所述二值V矩陣的異或值，得到第一綜合矩陣；

將所述第一綜合矩陣和所述第一綜合矩陣匹配的隨機(jī)矩陣進(jìn)行異或處理，得到異或值；其中，所述異或值為所述第一嵌入信號(hào)。

結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第五種可能的實(shí)施方式，其中，所述將所述第一嵌入信號(hào)嵌入第一量化編碼處理獲得的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)，包括：

將第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)小波變換處理得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第二量化編碼處理；

將第二量化編碼處理獲得的第二高頻頻帶信號(hào)和第二低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行合并處理，得到統(tǒng)一矩陣；

將所述統(tǒng)一矩陣中的正整數(shù)部分轉(zhuǎn)化為二值編碼矩陣；

將所述第一嵌入信號(hào)嵌入到所述二值編碼矩陣中，得到含水印信號(hào)的編碼矩陣；

根據(jù)所述含水印信號(hào)的編碼矩陣以及所述統(tǒng)一矩陣中的小數(shù)部分矩陣，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入方法，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，其首先將目標(biāo)載體圖像轉(zhuǎn)換為第一彩色編碼載體圖像并進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，然后將待加入的水印圖像進(jìn)行奇異值分解，將得到第一對(duì)角矩陣嵌入頻域轉(zhuǎn)換得到的第一高頻頻帶信號(hào)中；將得到第一對(duì)角矩陣嵌入頻域轉(zhuǎn)換得到的U、V矩陣嵌入到第一低頻頻帶信號(hào)中，最終根據(jù)得到的重構(gòu)高頻信號(hào)和重構(gòu)低頻信號(hào)得到含有水印圖像的第二彩色編碼載體圖像；通過(guò)上述方法，使得含水印的第二彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第二彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)字圖像中水印的提取方法，包括：

獲取應(yīng)用目標(biāo)中含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像；

將所述含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第三量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；

根據(jù)第三量化編碼處理得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)所述第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件；

若所述第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件，從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像。

結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述根據(jù)第三量化編碼處理得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)所述第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件，包括：

提取所述第三量化編碼處理得到的第三低頻頻帶信號(hào)中的重構(gòu)信號(hào)；

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像進(jìn)行奇異值分解，得到U矩陣和V矩陣；

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像奇異值分解得到的所述U矩陣和V矩陣，生成第二嵌入信號(hào)；

若所述重構(gòu)信號(hào)的系數(shù)與所述第二嵌入信號(hào)的系數(shù)大于設(shè)定中間閾值，判定所述第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件；其中，標(biāo)準(zhǔn)水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣中每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和的均值作為設(shè)定的中間閾值。

結(jié)合第二方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述提取所述第三量化編碼處理得到的第三低頻頻帶信號(hào)中的重構(gòu)信號(hào)，包括：

將第三量化編碼處理獲得的第三低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)小波變換處理得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第四量化編碼處理；

將第四量化編碼處理后的第四高頻頻帶信號(hào)和第四低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行合并處理，得到第二統(tǒng)一矩陣；

對(duì)所述第二統(tǒng)一矩陣中整數(shù)數(shù)值進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換處理，得到重構(gòu)信號(hào)。

結(jié)合第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第二方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像，包括：

對(duì)第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行奇異值分解，得到第三對(duì)角矩陣；

提取所述第三對(duì)角矩陣中的水印信號(hào)，并對(duì)提取的所述水印信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換處理，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取方法，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，其首先獲取應(yīng)用目標(biāo)中含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像，然后將含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并根據(jù)得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件，若是，則在第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)；通過(guò)上述方法，使得含水印的第三彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第三彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)字圖像中水印的提取裝置，包括：

第一獲取模塊，用于獲取目標(biāo)載體圖像和待加入的水印圖像；

第一編碼處理模塊，用于對(duì)所述目標(biāo)載體圖像進(jìn)行編碼處理，得到第一彩色編碼載體圖像；

第一量化編碼處理模塊，用于將所述第一彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第一量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；

第一奇異值分解處理模塊，用于對(duì)所述水印圖像進(jìn)行奇異值分解處理，得到第一對(duì)角矩陣以及U矩陣和V矩陣；

第一嵌入模塊，用于將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)高頻信號(hào)；

第二嵌入模塊，用于將所述U矩陣和V矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)；

重構(gòu)處理模塊，用于根據(jù)所述重構(gòu)高頻信號(hào)和所述重構(gòu)低頻信號(hào)，得到含有水印圖像的第二彩色編碼載體圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，能夠使含水印的第二彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第二彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)字圖像中水印的提取裝置，包括：

第二獲取模塊，用于獲取應(yīng)用目標(biāo)中含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像；

第二量化編碼處理模塊，用于將所述含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第三量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；

檢測(cè)模塊，用于根據(jù)第三量化編碼處理得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)所述第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件；

提取模塊，用于在檢測(cè)到所述第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件時(shí)，從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，能夠使含水印的第二彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第二彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入方法的流程圖；

圖2示出了將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)高頻信號(hào)的流程圖；

圖3示出了將所述U矩陣和V矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)的流程圖；

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取方法的流程圖；

圖5示出了根據(jù)第三量化編碼處理得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)所述第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件的流程圖；

圖6示出了從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像的流程圖；

圖7示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入方法的整體流程示意圖；

圖8示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取方法的整體流程示意圖；

圖9左圖示出了原始彩色QR碼載體圖像，圖9右圖示出了待加入的水印圖像。

圖10左圖示出了通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字圖像中水印的加入方法得到的含水印的彩色QR碼圖；圖10右圖示出了通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字圖像中水印的提取方法得到的QR碼水印圖像；

圖11左圖示出了通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字圖像中水印的加入方法得到的圖像進(jìn)過(guò)打印掃描后的含水印QR碼圖像；圖11右圖示出通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字圖像中水印的提取方法進(jìn)行二值化后得到的二值水印圖像；

圖12示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13示出了本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

考慮到現(xiàn)階段基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法均是使用的原始水印信息均為無(wú)意義二值水印圖像，受幾何攻擊后，對(duì)水印信息提取完整度影響較大，影響了水印算法的魯棒性。具體表現(xiàn)為：含水印的圖像經(jīng)數(shù)字印刷或打印以及掃描儀掃描后，得到的數(shù)字圖像由于受到了打印掃描攻擊，從中恢復(fù)的水印信息會(huì)變得不清晰，只能依靠主觀判斷來(lái)衡量水印是否存在?；诖耍景l(fā)明實(shí)施例提供了一種數(shù)字圖像中水印的加入方法及裝置以及一種數(shù)字圖像中水印的提取方法及裝置，下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種數(shù)字圖像中水印的加入方法，參考圖1，所述方法包括：

S101、獲取目標(biāo)載體圖像和待加入的水印圖像。

本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)字水印防偽方法可以應(yīng)用于印刷包裝上，下面均以該方法應(yīng)用于印刷包裝為例進(jìn)行說(shuō)明。

對(duì)應(yīng)的，上述目標(biāo)載體圖像可以為待保護(hù)的印刷包裝的目標(biāo)載體圖像(或者為載體信息)；要想對(duì)該印刷包裝進(jìn)行保護(hù)，首先掃描印刷包裝，以獲取其目標(biāo)載體的彩色圖像；同時(shí)，獲取待加入上述目標(biāo)載體圖像中的水印圖像。

S102、對(duì)所述目標(biāo)載體圖像進(jìn)行編碼處理，得到第一彩色編碼載體圖像。

本步驟中，按照QR編碼規(guī)則對(duì)上述目標(biāo)載體圖像進(jìn)行編碼處理，即將上述目標(biāo)載體圖像轉(zhuǎn)化成彩色QR碼載體圖像(此處，彩色QR碼載體圖像也可以稱為原始彩色QR碼圖像)。其中，原始彩色QR碼圖像I大小為M×M矩陣，I∈R^M×M，待加入的水印圖像J是大小為N×N的矩陣，J∈R^N×N。

S103、將所述第一彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第一量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)。

本步驟中，進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換的方法是：對(duì)彩色QR碼載體圖像進(jìn)行印刷四色模式是CMYK通道分離處理，并提取處理結(jié)果中的青通道信息C，該青通道的信息C的大小為M×M矩陣，然后對(duì)獲得的青通道信息C進(jìn)行基于‘haar’的一級(jí)小波變換(其中，‘haar’是小波變換的一種具體方法)，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行量化編碼，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)至少包括：高頻頻帶信號(hào)、中頻頻帶信號(hào)、低頻頻帶信號(hào)等。

S104、對(duì)所述水印圖像進(jìn)行奇異值分解處理，得到第一對(duì)角矩陣以及U矩陣和V矩陣。

S105、將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)高頻信號(hào)。

具體的，將第一對(duì)角矩陣嵌入到第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，在對(duì)嵌入第一對(duì)角矩陣的第一高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換處理，然后在對(duì)反奇異值變換處理得到的結(jié)果進(jìn)行小波反變換處理，即可得到重構(gòu)高頻信號(hào)。

S106、將所述U矩陣和V矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

本步驟中的嵌入過(guò)程，首先需要根據(jù)U矩陣和V矩陣生成嵌入信號(hào)，然后將該嵌入信號(hào)嵌入到上述第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

S107、根據(jù)所述重構(gòu)高頻信號(hào)和所述重構(gòu)低頻信號(hào)，得到含有水印圖像的第二彩色編碼載體圖像。

本步驟中，將步驟105得到的重構(gòu)高頻信號(hào)和步驟106得到的重構(gòu)低頻信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)處理，并對(duì)重構(gòu)處理得到的信號(hào)進(jìn)行離散小波反變換處理，得到含有水印圖像的第二彩色編碼載體圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入方法，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，其使得含水印的第二彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第二彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

本發(fā)明實(shí)施例中，參考圖2，上述步驟105中，將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)高頻信號(hào)的具體方法包括：

S201、將所述第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中。

S202、對(duì)嵌入所述第一對(duì)角矩陣的第一高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換處理。

S203、對(duì)反奇異值變換處理得到的結(jié)果進(jìn)行小波反變換，得到重構(gòu)高頻信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例中，參考圖3，上述步驟106中，將所述U矩陣和V矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)，具體包括：

S301、根據(jù)所述待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣，生成第一嵌入信號(hào)。

具體的，上述第一嵌入信號(hào)的生成方法包括如下步驟：

1、計(jì)算待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣中每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和；其中，設(shè)定所述數(shù)字之和的均值(即給定數(shù)值的中值)作為設(shè)定的中間閾值。

本步驟中使用sum函數(shù)分別返回U矩陣和V矩陣每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和，使用median函數(shù)返回給定數(shù)值的中值，作為設(shè)定的閾值。

2、分別對(duì)U矩陣和V矩陣進(jìn)行二值化處理，得到對(duì)應(yīng)于U矩陣和V矩陣的二值U矩陣和二值V矩陣；具體的，上述二值化處理的過(guò)程包括，將U矩陣中大于中間閾值的設(shè)定為1，小于所述中間閾值的設(shè)定為0，得到對(duì)應(yīng)的二值U矩陣；將V矩陣中大于中間閾值的設(shè)定為1，小于所述中間閾值的設(shè)定為0，得到二值V矩陣。

3、計(jì)算二值U矩陣和二值V矩陣的異或值，得到第一綜合矩陣。具體的計(jì)算步驟包括：用bitxor函數(shù)返回二值U矩陣和二值V矩陣的異或值，產(chǎn)生矩陣UV_XOR，矩陣UV_XOR即為第一綜合矩陣。

4、將第一綜合矩陣和第一綜合矩陣匹配的0，1隨機(jī)矩陣進(jìn)行異或處理，得到異或值；其中，上述異或值即為第一嵌入信號(hào)。具體的，用randi函數(shù)產(chǎn)生和UV_XOR矩陣(即上述第一綜合矩陣)大小一樣的0，1隨機(jī)矩陣binary_seq；將binary_seq矩陣(即上述)和UV_XOR矩陣的異或值定義為產(chǎn)生的信號(hào)。

S302、將所述第一嵌入信號(hào)嵌入第一量化編碼處理獲得的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

本步驟中，向第一低頻頻帶信號(hào)中嵌入第一嵌入信號(hào)的方式包括：

1、將第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)小波變換處理得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第二量化編碼處理。具體的，將第一量化編碼處理得到的低頻區(qū)域信號(hào)進(jìn)行四級(jí)‘haar’小波分解，并對(duì)四級(jí)頻帶的信號(hào)進(jìn)行第二量化編碼處理。

2、將第二量化編碼處理獲得的第二高頻頻帶信號(hào)和第二低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行合并處理，得到統(tǒng)一矩陣。具體的，將步驟1中第二量化編碼處理獲得的四級(jí)小波低頻信號(hào)和高頻信號(hào)合并為統(tǒng)一矩陣combined，

3、記錄統(tǒng)一矩陣combined中負(fù)值的位置，整數(shù)值的大小和小數(shù)值的大?。蝗缓蟾鶕?jù)負(fù)值的位置，將相應(yīng)位置的值變換為負(fù)值，根據(jù)負(fù)值計(jì)算的結(jié)果會(huì)使得實(shí)際結(jié)果有偏差，故需要剔除對(duì)應(yīng)的負(fù)值位置；為了保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性，本發(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選通過(guò)正整數(shù)值參與計(jì)算。

4、將所述統(tǒng)一矩陣中的正整數(shù)部分轉(zhuǎn)化為二值編碼矩陣，將所述第一嵌入信號(hào)嵌入到所述二值編碼矩陣中，得到含水印信號(hào)的編碼矩陣。具體的，將3中的正整數(shù)部分轉(zhuǎn)化為16位的二值編碼矩陣binary_coefficients，并將步驟第一嵌入信號(hào)嵌入矩陣binary_coefficients中，得到含水印信號(hào)的編碼矩陣，再將得到的編碼矩陣轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制矩陣bin2decimal，目的是，將得到的編碼矩陣轉(zhuǎn)為常用矩陣，便于后面含有水印信號(hào)的重構(gòu)。

5、根據(jù)所述含水印信號(hào)的編碼矩陣以及所述統(tǒng)一矩陣中的小數(shù)部分矩陣，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。具體的，將得到的十進(jìn)制矩陣bin2decimal和小數(shù)部分矩陣合并，以得到完整的低頻信號(hào)。

6、重構(gòu)四級(jí)小波的系數(shù)，并進(jìn)行四級(jí)小波反變換得到第一嵌入信號(hào)后的低頻系數(shù)，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入方法，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，使得含水印的第二彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第二彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

參考圖4，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)字圖像中水印的提取方法，所述方法包括：

S401、獲取應(yīng)用目標(biāo)中含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像。

具體的，上述應(yīng)用目標(biāo)可以為印刷包裝，該印刷包裝中包括彩色QR碼載體圖像(即彩色QR二維碼)。以印刷包裝為例，首先將印刷輸出的含水印圖像的彩色QR二維碼進(jìn)行掃描，得到數(shù)字形式的含水印圖像(即得到含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像)，然后對(duì)第三彩色編碼載體圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)等后處理操作，并調(diào)整其尺寸。

S402、將所述含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第三量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)。

本步驟中，進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換的方法是，對(duì)彩色QR碼載體圖像進(jìn)行印刷四色模式是CMYK通道分離處理，提取含水印通道的信息C’，然后對(duì)獲得的獲得的通道信息C’圖像進(jìn)行一級(jí)‘haar’小波變換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行量化編碼，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)至少包括：高頻頻帶信號(hào)、中頻頻帶信號(hào)、低頻頻帶信號(hào)等。

S403、根據(jù)第三量化編碼處理得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)所述第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件。

上述檢測(cè)方法包括：首先獲取標(biāo)準(zhǔn)水印圖像，然后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像進(jìn)行奇異值分解，得到U矩陣和V矩陣，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像奇異值分解得到的所述U矩陣和V矩陣，生成第二嵌入信號(hào)，根據(jù)該第二嵌入信號(hào)和第三量化編碼處理得到的第三低頻頻帶信號(hào)，檢測(cè)第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件。

S404、若所述第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件，從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像。

本步驟中，在檢測(cè)到第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件時(shí)，從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，以保證水印信號(hào)的準(zhǔn)確性和完整性。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取方法，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，其使得含水印的第三彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第三彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

進(jìn)一步的，參考圖5，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字圖像中水印的提取方法中，上述步驟403中，根據(jù)第三量化編碼處理得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)所述第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件，包括：

S501、提取所述第三量化編碼處理得到的第三低頻頻帶信號(hào)中的重構(gòu)信號(hào)。

本步驟中，提取所述第三量化編碼處理得到的第三低頻頻帶信號(hào)中的重構(gòu)信號(hào)的方法具體包括：

1、將第三量化編碼處理獲得的第三低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)小波變換處理得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第四量化編碼處理。具體的，將第三量化編碼處理獲得的低頻信號(hào)進(jìn)行四級(jí)小波變換。

2、將第四量化編碼處理后的第四高頻頻帶信號(hào)和第四低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行合并處理，得到第二統(tǒng)一矩陣。具體的，將1中四級(jí)小波變換后的低頻和高頻信息合并為com矩陣。

3、對(duì)所述第二統(tǒng)一矩陣中整數(shù)數(shù)值進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換處理，得到重構(gòu)信號(hào)。具體的，確定com矩陣中負(fù)值位置，剔除負(fù)值信號(hào)，并提取矩陣中的整數(shù)值和小數(shù)部分，并由整數(shù)部分的前16位進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換提取水印信號(hào)。

S502、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像進(jìn)行奇異值分解，得到U矩陣和V矩陣。

S503、根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像奇異值分解得到的所述U矩陣和V矩陣，生成第二嵌入信號(hào)。

本步驟中，第二嵌入信號(hào)的生成方法與第一嵌入信號(hào)相同，具體包括如下步驟：

1、計(jì)算待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣中每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和；其中，設(shè)定所述數(shù)字之和的均值(即給定數(shù)值的中值)作為設(shè)定的中間閾值。

本步驟中使用sum函數(shù)分別返回U矩陣和V矩陣每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和，使用median函數(shù)返回給定數(shù)值的中值，作為設(shè)定的閾值。

2、分別對(duì)U矩陣和V矩陣進(jìn)行二值化處理，得到對(duì)應(yīng)于U矩陣和V矩陣的二值U矩陣和二值V矩陣；具體的，上述二值化處理的過(guò)程包括，將U矩陣中大于中間閾值的設(shè)定為1，小于所述中間閾值的設(shè)定為0，得到對(duì)應(yīng)的二值U矩陣；將V矩陣中大于中間閾值的設(shè)定為1，小于所述中間閾值的設(shè)定為0，得到二值V矩陣。

3、計(jì)算二值U矩陣和二值V矩陣的異或值，得到第二綜合矩陣。具體的計(jì)算步驟包括：用bitxor函數(shù)返回二值U矩陣和二值V矩陣的異或值，產(chǎn)生矩陣UV_XOR，矩陣UV_XOR即為第二綜合矩陣。

4、將第二綜合矩陣和第二綜合矩陣匹配的0，1隨機(jī)矩陣進(jìn)行異或處理，得到異或值；其中，上述異或值即為第二嵌入信號(hào)。具體的，用randi函數(shù)產(chǎn)生和UV_XOR矩陣(即上述第一綜合矩陣)大小一樣的0，1隨機(jī)矩陣binary_seq；將binary_seq矩陣(即上述)和UV_XOR矩陣的異或值定義為產(chǎn)生的信號(hào)。

S504、若所述重構(gòu)信號(hào)的系數(shù)與所述第二嵌入信號(hào)的系數(shù)大于設(shè)定中間閾值，判定所述第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件；其中，標(biāo)準(zhǔn)水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣中每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和的均值作為設(shè)定的中間閾值。

具體的，提取對(duì)步驟501中的重構(gòu)信號(hào)和步驟503中產(chǎn)生的第二嵌入信號(hào)進(jìn)行系數(shù)比較，如果比較結(jié)果大于設(shè)定的中間閾值，則進(jìn)行水印的提??；否則，不進(jìn)行水印提取。

參考圖6，本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字圖像中水印的提取方法中，所述從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像，包括：

S601、對(duì)第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行奇異值分解，得到第三對(duì)角矩陣。

S602、提取所述第三對(duì)角矩陣中的水印信號(hào)，并對(duì)提取的所述水印信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換處理，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取方法，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，其使得含水印的第三彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第三彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

本發(fā)明實(shí)施例提供的數(shù)字圖像中水印的加入及提取方法，結(jié)合了彩色二維碼生成技術(shù)、圖像加密技術(shù)、小波變換技術(shù)、奇異值分解技術(shù)。在嵌入水印時(shí)，首先對(duì)彩色QR碼載體圖像進(jìn)行基于CMYK顏色空間的通道分離，然后對(duì)青通道小波變換后的高頻頻帶和水印圖像分別進(jìn)行奇異值分解，并將水印信號(hào)的對(duì)角矩陣嵌入高頻信號(hào)的對(duì)角矩陣中，最后根據(jù)水印信息奇異值分解后的U矩陣和V矩陣產(chǎn)生嵌入信號(hào)，并嵌入低頻區(qū)域四級(jí)小波變換后的區(qū)域中。通過(guò)奇異值的逆變換和小波重構(gòu)獲得含有水印的彩色QR碼圖像。在進(jìn)行水印提取時(shí)，根據(jù)圖像低頻區(qū)域提出信號(hào)與原始信號(hào)的相似度閾值，在高頻區(qū)域提取水印。上述方法可作為一種應(yīng)用于印刷包裝的基于彩色二維碼的版權(quán)保護(hù)新方法。

如圖7所示嵌入水印流程圖，將水印信息嵌入彩色QR載體圖像包括以下步驟：

步驟1：將載體信息按照QR編碼規(guī)則，轉(zhuǎn)化成彩色QR碼載體圖像。其中原始彩色QR碼圖像I大小為512×512，水印圖像大小為512×512的矩陣；

步驟2：對(duì)彩色QR碼圖像進(jìn)行CMYK通道分離，并提取青通道的信息C，大小為512×512矩陣；

步驟3：對(duì)步驟2獲得的青通道信息C進(jìn)行基于'haar'的一級(jí)小波變換，并對(duì)各個(gè)頻帶的系數(shù)進(jìn)行量化編碼；

步驟4：對(duì)步驟3獲得的高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行奇異值分解，同時(shí)對(duì)水印信號(hào)進(jìn)行奇異值分解，并將水印信號(hào)奇異值分解后的對(duì)角矩陣嵌入高頻信號(hào)的對(duì)角矩陣中；

步驟5：根據(jù)步驟4獲得的水印信號(hào)奇異值分解后的U矩陣和V矩陣產(chǎn)生嵌入信號(hào)；

信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程為：

1、使用sum函數(shù)返回U矩陣和V矩陣每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和；

2、使用median函數(shù)返回給定數(shù)值的中值作為設(shè)定的閾值；

3、將U矩陣和V矩陣變換為二值矩陣。矩陣中大于中間閾值的設(shè)定為1，小于中間閾值的設(shè)定為0；

4、用bitxor函數(shù)返回二值化后U矩陣和V矩陣的異或值，產(chǎn)生矩陣UV_XOR；

5、用randi函數(shù)產(chǎn)生和UV_XOR矩陣大小一樣的0，1隨機(jī)矩陣binary_seq；

6、binary_seq矩陣和UV_XOR矩陣的異或值定義為產(chǎn)生的信號(hào)。

步驟6：將步驟5產(chǎn)生的信號(hào)嵌入步驟3)獲得的載體圖像小波變換后的低頻區(qū)域中；

信號(hào)嵌入過(guò)程為：

1、低頻區(qū)域信號(hào)進(jìn)行四級(jí)‘haar’小波分解，并對(duì)四級(jí)頻帶的信號(hào)進(jìn)行量化編碼；

2、將步驟1獲得的四級(jí)小波低頻信號(hào)和高頻信號(hào)合并為統(tǒng)一的矩陣combined；

3、記錄矩陣combined中負(fù)值的位置，整數(shù)值和小數(shù)值的大??；

4、將正整數(shù)部分轉(zhuǎn)化為16位的二值編碼矩陣binary_coefficients。并將步驟5)產(chǎn)生的信號(hào)嵌入矩陣binary_coefficients中，再將矩陣轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制矩陣bin2decimal；

5、bin2decimal矩陣和小數(shù)部分矩陣合并。根據(jù)負(fù)值的位置，將相應(yīng)位置的值變換為負(fù)值；

6、重構(gòu)四級(jí)小波的系數(shù)，并進(jìn)行四級(jí)反小波變換得到嵌入信號(hào)后的低頻系數(shù)。

步驟7：將步驟4獲得的高頻信號(hào)和步驟6獲得的低頻信號(hào)重構(gòu)，并進(jìn)行離散小波反變換得到含水印的彩色QR碼圖像。

如圖8所示水印提取流程圖，從打印后的含水印彩色QR碼載體圖中實(shí)現(xiàn)水印提取包括以下步驟：

步驟1：將所述印刷輸出的含水印彩色QR二維碼進(jìn)行掃描，得到數(shù)字形式的含水印圖像，對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè)等后處理操作，并調(diào)整其尺寸為512×512大??；

步驟2：對(duì)步驟1得到的彩色QR碼圖像進(jìn)行通道分離，提取含水印通道的信息C’；

步驟3：對(duì)步驟2獲得的通道信息C’圖像進(jìn)行一級(jí)‘haar’小波變換，并對(duì)各個(gè)頻帶信號(hào)進(jìn)行量化編碼；

步驟4：對(duì)水印信號(hào)進(jìn)行奇異值分解，并由分解后的U矩陣和V矩陣產(chǎn)生信號(hào)。信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程和嵌入水印時(shí)相同。根據(jù)步驟3獲得的低頻信息，提取信號(hào)。

信號(hào)提取過(guò)程為：

1、將步驟3獲得的低頻信號(hào)進(jìn)行四級(jí)小波變換，并將四級(jí)小波變換后的低頻和高頻信息合并為com矩陣；

2、確定com矩陣中負(fù)值位置，并提取矩陣中的整數(shù)值和小數(shù)部分，并由整數(shù)部分的前16位進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換提取水印信號(hào)；

3、對(duì)提取水印過(guò)程中步驟2的重構(gòu)信號(hào)和步驟4中產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行系數(shù)比較，如果系數(shù)大于閾值則進(jìn)行水印的提取，否則，不進(jìn)行水印提取。

步驟5：如果進(jìn)行水印提取，則對(duì)步驟C獲得的高頻信號(hào)進(jìn)行奇異值分解，在對(duì)角矩陣中提取水印信號(hào)，并對(duì)提取信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換得到提取的水印圖像。

如圖9左圖示出了原始彩色QR碼載體圖像，原始圖像是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的512×512像素的彩色QR碼圖。圖9右圖為待嵌入的水印圖像。如圖10左圖所示為經(jīng)過(guò)嵌入水印步驟得到的含水印彩色QR碼圖。如圖10右圖所示為通過(guò)提取水印步驟2、3、4、5得到的QR碼水印圖像。如圖11左圖所示為打印掃描后的含水印QR碼圖像。如圖11右圖所示為經(jīng)過(guò)提取水印步驟2、3、4、5并二值化后得到的二值水印圖像。

參考圖12，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)字圖像中水印的提取裝置，裝置用于執(zhí)行上述數(shù)字圖像中水印的提取方法，所述裝置包括：

第一獲取模塊10，用于獲取目標(biāo)載體圖像和待加入的水印圖像；

第一編碼處理模塊11，用于對(duì)目標(biāo)載體圖像進(jìn)行編碼處理，得到第一彩色編碼載體圖像；

第一量化編碼處理模塊12，用于將第一彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第一量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；

第一奇異值分解處理模塊13，用于對(duì)水印圖像進(jìn)行奇異值分解處理，得到第一對(duì)角矩陣以及U矩陣和V矩陣；

第一嵌入模塊14，用于將第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)高頻信號(hào)；

第二嵌入模塊15，用于將U矩陣和V矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)；

重構(gòu)處理模塊16，用于根據(jù)重構(gòu)高頻信號(hào)和重構(gòu)低頻信號(hào)，得到含有水印圖像的第二彩色編碼載體圖像。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，第一量化編碼處理模塊12，包括：

第一提取單元，用于對(duì)第一彩色編碼載體圖像進(jìn)行印刷色彩模式CMYK通道分離處理，提取處理結(jié)果中的青通道信息；

小波變換處理單元，用于對(duì)青通道信息進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第一量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，第一嵌入模塊14，包括：

第一嵌入單元，用于將第一對(duì)角矩陣嵌入第一量化編碼處理得到的第一高頻頻帶信號(hào)中；

反奇異值變換處理單元，用于對(duì)嵌入第一對(duì)角矩陣的第一高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換處理；

小波反變換處理單元，用于對(duì)反奇異值變換處理得到的結(jié)果進(jìn)行小波反變換，得到重構(gòu)高頻信號(hào)。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，第二嵌入模塊15，包括：

第一嵌入信號(hào)生成單元，用于根據(jù)待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣，生成第一嵌入信號(hào)；

第二嵌入單元，用于將第一嵌入信號(hào)嵌入第一量化編碼處理獲得的第一低頻頻帶信號(hào)中，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，重構(gòu)處理模塊16，包括：

第一計(jì)算單元，用于計(jì)算待加入的水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣中每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和；其中，設(shè)定數(shù)字之和的均值作為設(shè)定的中間閾值；

二值化處理單元，用于分別對(duì)U矩陣和V矩陣進(jìn)行二值化處理，得到對(duì)應(yīng)于U矩陣和V矩陣的二值U矩陣和二值V矩陣；

第二計(jì)算單元，用于計(jì)算二值U矩陣和二值V矩陣的異或值，得到第一綜合矩陣；

異或處理單元，用于將第一綜合矩陣和第一綜合矩陣匹配的0，1隨機(jī)矩陣進(jìn)行異或處理，得到異或值；其中，異或值為第一嵌入信號(hào)。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，第二嵌入單元，包括：

第一小波變換處理子單元，用于將第一量化編碼處理得到的第一低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)小波變換處理得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第二量化編碼處理；

合并處理子單元，用于將第二量化編碼處理獲得的第二高頻頻帶信號(hào)和第二低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行合并處理，得到統(tǒng)一矩陣；

轉(zhuǎn)化子單元，用于將統(tǒng)一矩陣中的正整數(shù)部分轉(zhuǎn)化為二值編碼矩陣；

嵌入子單元，用于將第一嵌入信號(hào)嵌入到二值編碼矩陣中，得到含水印信號(hào)的編碼矩陣；

重構(gòu)子單元，用于根據(jù)含水印信號(hào)的編碼矩陣以及統(tǒng)一矩陣中的小數(shù)部分矩陣，得到重構(gòu)低頻信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的加入裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，能夠使含水印的第二彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第二彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

參考圖13，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種數(shù)字圖像中水印的提取裝置，所述裝置用于執(zhí)行上述數(shù)字圖像中水印的提取方法，所述裝置包括：

第二獲取模塊17，用于獲取應(yīng)用目標(biāo)中含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像；

第二量化編碼處理模塊18，用于將所述含有水印圖像的第三彩色編碼載體圖像進(jìn)行頻域轉(zhuǎn)換，并對(duì)得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第三量化編碼處理，得到各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)；

檢測(cè)模塊19，用于根據(jù)第三量化編碼處理得到的各個(gè)頻帶的頻帶信號(hào)，檢測(cè)所述第三彩色編碼載體圖像是否滿足水印提取條件；

提取模塊20，用于在檢測(cè)到所述第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件時(shí)，從第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)中提取水印信號(hào)，得到所述第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，檢測(cè)模塊19，包括：

第二提取單元，用于提取第三量化編碼處理得到的第三低頻頻帶信號(hào)中的重構(gòu)信號(hào)；

奇異值分解單元，用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像進(jìn)行奇異值分解，得到U矩陣和V矩陣；

第二嵌入信號(hào)生成單元，用于根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)水印圖像奇異值分解得到的U矩陣和V矩陣，生成第二嵌入信號(hào)；

判斷單元，用于在重構(gòu)信號(hào)的系數(shù)與第二嵌入信號(hào)的系數(shù)大于設(shè)定中間閾值時(shí)，判定第三彩色編碼載體圖像滿足水印提取條件；其中，標(biāo)準(zhǔn)水印圖像奇異值分解獲得的U矩陣和V矩陣中每一單元格區(qū)域中數(shù)字之和的均值作為設(shè)定的中間閾值。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，第二提取單元，包括：

第二小波變換處理子單元，用于將第三量化編碼處理獲得的第三低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行小波變換處理，并對(duì)小波變換處理得到的各個(gè)頻帶系數(shù)進(jìn)行第四量化編碼處理；

第二合并處理子單元，用于將第四量化編碼處理后的第四高頻頻帶信號(hào)和第四低頻頻帶信號(hào)進(jìn)行合并處理，得到第二統(tǒng)一矩陣；

二進(jìn)制轉(zhuǎn)換處理子單元，用于對(duì)第二統(tǒng)一矩陣中整數(shù)數(shù)值進(jìn)行二進(jìn)制轉(zhuǎn)換處理，得到重構(gòu)信號(hào)。

進(jìn)一步的，上述數(shù)字圖像中水印的提取裝置中，提取模塊20，包括：

奇異值分解單元，用于對(duì)第三量化編碼處理得到的第三高頻頻帶信號(hào)進(jìn)行奇異值分解，得到第三對(duì)角矩陣；

反奇異值變換處理單元，用于提取第三對(duì)角矩陣中的水印信號(hào)，并對(duì)提取的水印信號(hào)進(jìn)行反奇異值變換處理，得到第三彩色編碼載體圖像中的水印圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種數(shù)字圖像中水印的提取裝置，與現(xiàn)有技術(shù)中基于二維碼的變換域數(shù)字水印方法魯棒性較差的問(wèn)題相比，其使得含水印的第三彩色編碼載體圖像經(jīng)過(guò)打印掃描后依然可以提取完整水印信息，并最終使含水印的第三彩色編碼載體圖像可以解碼，取得字符信息，達(dá)到彩色二維碼和數(shù)字水印相結(jié)合進(jìn)行版權(quán)保護(hù)和防偽的目的。

本發(fā)明實(shí)施例所提供的數(shù)字圖像中水印的加入和提取的裝置可以為設(shè)備上的特定硬件或者安裝于設(shè)備上的軟件或固件等。本發(fā)明實(shí)施例所提供的裝置，其實(shí)現(xiàn)原理及產(chǎn)生的技術(shù)效果和前述方法實(shí)施例相同，為簡(jiǎn)要描述，裝置實(shí)施例部分未提及之處，可參考前述方法實(shí)施例中相應(yīng)內(nèi)容。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，前述描述的系統(tǒng)、裝置和單元的具體工作過(guò)程，均可以參考上述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

在本發(fā)明所提供的實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露裝置和方法，可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，又例如，多個(gè)單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過(guò)一些通信接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說(shuō)明的單元可以是或者也可以不是物理上分開(kāi)的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元來(lái)實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明提供的實(shí)施例中的各功能單元可以集成在一個(gè)處理單元中，也可以是各個(gè)單元單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上單元集成在一個(gè)單元中。

所述功能如果以軟件功能單元的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋，此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上所述實(shí)施例，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改或可輕易想到變化，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。