基于小波变换的数字水印算法设计

作者:连华;赵瑞梅;胡勃宁 刊名:内蒙古大学学报(自然科学版) 上传者:陈浩

【摘要】提出了一种基于小波变换域的盲检测数字水印算法.对载体图像进行二级小波变换,以一级小波变换中的水平细节子带系数为参考,自适应地调整同方向二级小波系数来实现水印信息的嵌入.实验结果表明,嵌入的水印具有较好的透明性和鲁棒性,并且可实现水印信息的盲提取.

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信息技术和计算机网络的迅速发展,为数字多媒体信息的存取、传输提供了极大的便利;然而同时也给人们带来了一些负面影响,如信息窃取、盗版等1.数字水印(DigitalWatermarking)技术是将一些标识信息直接嵌入数字载体当中,但不影响原载体的使用价值,也不容易被人的知觉系统觉察或注意到.通过这些隐藏在载体中的信息,可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的.数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向2.本文研究了基于小波变换域的盲检测数字水印算法,并在此基础上在MATLAB中进行了仿真,对仿真结果进行了分析.1数字水印的算法分类按数字水印隐藏的位置,数字水印技术分为空域数字水印、变换域数字水印、压缩域数字水印等.1.1空域数字水印是较早的数字水印算法,采用各种方法直接修改图像的像素,即直接在信号空间上叠加水印信息.信息嵌入到随机选择的图像点中最不重要的像素位上,这可保证嵌入的水印是不可见的.但是由于使用了图像不重要的像素位,算法的鲁棒性差,水印信息很容易被滤波、图像量化、几何变形的操作破坏.另外一个常用方法是利用像素的统计特征将信息嵌入像素的亮度值中.典型算法有最低有效算法,Patchwork算法等3.1.2变换域数字水印这种算法中,主要利用各种变换将宿主图像变换到其它域,在其它域内构造各种算法,将水印信息加到变换域的系数上,在反变换得到含有水印的图像.典型的变换域算法有,离散余弦变换算法(DCT)、傅立叶变换(DFT)算法、离散小波变换(DWT)算法等.该类算法的隐藏和提取信息操作复杂,隐藏信息量不能很大,但抗攻击能力强,很适合于数字作品版权保护的数字水印技术中4.1.3压缩域算法基于JPEG、MPEG标准的压缩域数字水印系统不仅节省了大量的完全解码和重新编码过程,而且在数字电视广播及VOD(VideoonDemand)中有很大的实用价值.相应地,水印检测与提取也可直接在压缩域数据中进行5.2小波变换小波变换在图像处理中的基本思想是把图像进行多分辨率分解,将图像分解成不同空间,不同频率的子图像.经一级离散小波变换,图像被分解为三个不同方向的高频子带:水平子带HL、垂直子带LH、对角子带HH和一个低频逼近子带LL,每一个子带的大小是原来图像的1/4,并且低频部分还可以继续分解6.若对图像进行L层分解,将得到3L+1个子带.经过小波变换的图像按其频带从低到高形成一个树状结构,树根是最低频子带的结点,它有三个孩子分别位于三个次低频子带的相应位置,其余子带(最高频子带除外)的结点都有四个孩子位于高一级子带的相应位置.不同子带相同位置的变换系数是相关的,它们是图像同一个边缘、轮廓和纹理信息在不同方向、不同尺度和不同分辨率下由粗到细的描述7.3水印嵌入算法3.1水印预处理为了提高水印的抗剪切能力和增加水印被破解的难度,在数字水印嵌入到宿主图像之前一般需要进行置乱处理.通过置乱可以清除水印像素空间的相关性,把一幅有意义的水印图像变得毫无意义、杂乱无章.这样只有掌握了置乱算法和密钥的人才可以将提取出来的水印恢复成原始信息,进而增强了水印的安全性.另外置乱处理会分散原先遭到损坏的比特,在水印的恢复过程中,提高数字水印鲁棒性.本文采用Arnold变换.变换机理为:将阶数为N的图像矩阵原来(x,y)点处的像素变换到点(x,y)处.采用的Arnold变换公式为:xy=1112xy(modN)(1)Arnold变换具有周期性,即当迭代运算到某一步时,将重新得到原始图像.利用这一特性可以保证在水印提取时正确恢复原始水印信息8.算法中将置乱次数

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