一种基于小波变换的数字水印算法

基于小波变换的数字水印算法研究32716————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：目录摘要 (Ⅲ)Abstract (Ⅴ)第1章绪论 (1)1。

1引言 (1)1。

2本文研究的目的及意义 (2)1.3数字水印技术的国内外研究现状 (2)第2章数字水印理论基础 (5)2.1 数字水印的基本概念 (5)2.2 数字水印的基本特征 (5)2。

3 数字水印的基本原理 (5)2。

4 数字水印的分类 (8)2。

5 数字水印典型算法（针对图像领域) (10)2。

6 数字水印的鲁棒性问题和攻击行为 (12)2。

7 数字水印应用领域 (13)第3章小波分析理论基础 (17)3.1小波分析的发展历程 (17)3.2小波函数与小波变换 (18)3。

3离散小波变换 (20)3。

4 多分辨率分析 (22)3.5实验环境：可实现数字水印技术的高效实用工具-—Matlab (24)第4章基于小波变换的数字水印算法 (25)4.1算法描述 (25)4.2实验结果及分析 (28)4.3 本章小结 (36)参考文献 (37)致谢 (39)附录 (41)基于小波变换的数字水印算法研究摘要数字水印技术是目前信息安全技术领域的一个新方向，是一个在开放的网络环境下，保护版权和认证来源及完整性的新型技术.本文针对基于小波变换的数字水印技术，提出了一种基于小波域的二值图像水印算法。

该算法选择了检测结果直观、有特殊意义的二值图像作为原始水印,并在嵌入之前进行图像置乱预处理，以提高安全性和隐蔽性，兼顾了水印的不可见性和鲁棒性，利用多分辨率分析思想进行水印的嵌入与提取.通过大量的仿真实验，证明本文算法在保证水印不可见性的同时，对常见的图像处理如JPEG压缩、噪声、滤波、剪切等,均有较好的鲁棒性.关键词：数字水印，小波变换，鲁棒性,不可见性，JPEG压缩Based on the wavelet transform the digital watermarkAbstractDigital watermarking technology is the field of information security technology a new direction，is an open network environment, copyright protection and authentication and integrity of the sources of new technology.In this paper, based on wavelet transform the digital watermarking technology, a wavelet domain based on the binary image watermarking algorithm. The algorithm chosen the test results intuitive, with special significance in the value of the original image as a watermark and embedded in the image scrambling prior to the pretreatment to enhance the safety and concealment；watermark does not take into account the visibility and robustness，Use of multi-resolution analysis of the thinking embedded watermark and extraction. Through the simulation experiments to prove that this algorithm can not watermark visibility at the same time，the common image processing such as JPEG compression, noise, and so on，have a better robustness.文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理,来源于网络Key words:digital watermarking，wavelet transform ，Robust，visibility，JPEG compression第1章绪论1.1引言随着信息技术和计算机网络的飞速发展，数字多媒体信息包括图像、文本音视频、三维模型的存储、复制与传播变得非常方便.我们在通过互联网方便快捷的获取多媒体信息的同时，还可得到与原始数据完全相同的复制品，这就带来了对数字媒体原创者的版权和经济利益如何保护以及数字媒体信息是否安全可信等诸多问题.由此引发的信息安全问题、盗版问题和版权纷争问题已成为日益严重的社会问题。

图 像 进 行 子 图分 割 ， 立 规 模 庞 大 的 分 形 建
库 ， 库 中 以Ｉ Ｓ 在 Ｆ 参数 的 形 式存 储 一 些 有 意 义 的 小 的 形状 。 是 此 方 法 存 储 量 大 ， 际 但 实 原始 图像 迭代１ 次
使用 无法实现 。９ ０ 年 ， Ｅ ａ ｑ ｉ 提出了 １９ Ａ Ｊ ｃ ａｎ
储 更加 方便 快捷 。 分 形 编 码 本 身 只 是 一 些 位 置 和 灰 度 的 变 换 信 息 ， 过程 是依 据 拼 贴 定 理 ， 过 给 其 通 定 的原 始 图像 寻 找 合适 的映 射 ， 其 组 成 的 使
迭代 函 数逼 近 给 定 的 图像 ， 后记 录 下相 应 然 的位 置 。 码 过程 是 由相 应参 数 确定 迭 代 函 解 （） ａ 原始 图像
全 自动 的 分 形 图 像 压 缩 算 法 ・ 这 种 方 法 。
是 以局部 的仿 射变 换 代替 全 局 的仿 射 变换 ，
基 于 图像 划 块 的方 式 ， 过 搜索 匹配得 到 图 通
像 的 Ｉ Ｓ 。 后 ， 进 了该 方法 ｌ ， 即 目 Ｆ码 随 改 此 ７ ＿
（） ｂ 含水 印 图像
数 系 统 ， 根据 迭 代 函数 系 统 定理 进 行 迭代 并
Ｄｉｉ ｌｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ａ ｐｉ ｔ ｎ 数 字 技 术 与 应 用 ｇｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ ｐ ｌａｉ ａ ｃ ｏ
８ ５
・
算 法 分析 ・
与 宽 （ 常 情 况 下 Ｎ ＝Ｎ ） ｘ ｆ ） 此 层 小 通 ： ， （ ，是 ＿ 如 果 Ｎ中对 应 水 印 块 位 置 的最 优 匹 配 方法 ： 先将 图像 分 割 成 若 干 不 重 叠 的 块 ， 经 波子 层 中的小 波 系 数 。 过 计 算最 低频 的Ｄ 通 块 与 初 始 码 书Ｍ 中相 应 位 置 的 最 优 匹 配 块 过 某个 指 定 的变 换 映射 到另 一个 块 ， 且条 Ｃ 子 带 的能 量 来搜 索 那些 在 低 频范 围内 彼 和 次优 匹 配块 都 不 相等 ， 该水 印块嵌人 的 并 Ｔ 则 件 是达 到 规 定 的最 小误 差 ， 记录 下 这 两个 块 此相 似 的Ｒ块 和 Ｄ ， 块 以此 计 算 出 需 要 的 灰 数字 为 “ ｌ 即表示 图像 无法 检 测 出水 印。 ”， 及 所 做 的 变 换 ， 到 一 个 迭 代 函数 系统 ， 得 最 度 值 仿 射 变 换 系 数 及 Ｄ块 和 Ｒ块 的 平 方 误 后对 这 些 参数 进行 编 码 。 码 过程 包 括对 图 编 差。 像 的分割 、 搜索 最佳 匹 配 、 记录 相 关 的参 数 。 其一 般 步骤 如 下 ： 叠 的子块 ， 这些 子 块称 为Ｒ块 。 水 印嵌入 方 法如 下 ：

[3]
, 从而比传统的小波变换价值更广
[4]
. 文
献 [ 5 ] 提出了基于小波包变换的水印算法 , 它是将水印嵌入到小波包分解后的高频分量中 , 可以增 强水印的不可见性和稳健性 , 但是当带有水印的图像受到超过 50 %的压缩比压缩后 , 这种高频嵌入 水印法具有一定的局限性 . 为了提高水印的稳健性 , 本文也通过小波包变换对载体图像进行小波包分 解 , 在水印嵌入时 , 不仅仅在高频分量进行嵌入 , 而且也在低频分量进行嵌入 , 即按照大系数嵌入大 的系数 , 小系数嵌入小的系数的方法进行水印嵌入 .
4 56. 641 7 45 1703
从表 1 中可以看出第一个节点系数百分比为 100 % , 它是第 4 级小波包分解的近似子图 , 即近似子图中的系数 都相对比较大 , 所以 当系数改变不大 时 , 人眼 不容易察 觉 . 因此 , 本文在近似 子图中嵌入水印 , 以增 强水印的 稳健性 . 而其余节点 为细节子图 , 它表示的是 纹理和边 缘的信息 , 且当它们 的系数越多又越 大时 , 它 们所代表 的纹理和边缘的信息就越丰富
0 引言
密码学和信息隐藏是保障现代网络通讯安全的主要技术 , 数字水印作为隐藏技术中的一种 , 对现 代网络中的数字产品内容 (如图像 、音频 、视频等 ) 的版权进行有效保护 . 国内外学者提出的许多 水印嵌入算法大致可分为两类 , 即空域法和变域法 . 目前基于变换域的数字水印算法占据了主要地 位 , 未来的研究趋势也当以变换域为主体 . 基于变换域的数字水印算法大都是通过离散余弦变换和小 波变换进行的 , 也得到了较多的应用
1 基于小波包变换的数字水印算法
111 水印的嵌入策略 文献 [ 6 ] 认为水印应当嵌入到视觉系统感觉上最重要的分量上 , 即当这些分量取得某些小的变 化后 , 对人类视觉系统的影响不大 . 在本文中 , 选择公式 C ( x, y) = C ( x, y) +α3 S ( x, y) 来进行水印 嵌入 , 其中 C ( x, y ) 为载体图像的小波包变换系数 ; S ( x, y ) 为水印图像的小波包变换系数 ; α为嵌入 因子 . 当 α越大 , 水印的稳健性就越强 , 但它的不可感知性就越弱 , 因此对于具体问题 , 总是在不 可感知的前提下 , 让 α尽可能的大 . [收稿日期

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第２ ４卷 第 ４期 ２０ ０ ７年 ４月
计 算机应 用 与软 件
Ｃｏ ｕ ｅ ｐ ｉａ ｉｎ ｎｄ Ｓ ｆｗａ ｅ ｍｐ ｔ ｒＡｐ ｌｃ ｔｏ ｓ ａ ｏｔ ｒ
Ｖ０． ４ Ｎｏ ４ １２ ．
Ａｐ ． ０ ７ ｒ２ ０
一
种 基 于 小 波 变换 和 变 换 域 系数 值 比较 的数 字 水 印算 法
胥虎军 王 冰
（ 西北大学计算机科学系 陕西 西安 ７ ０６ ） １０ ９
摘
要
提 出了一种基于小波变换和变换域系数值 比较 的盲检测 数字水 印算 法。算法利用小 波变换 ， 将载体 图像 进行 多层小波
ｔ ｅ ｉ ｇ ａ ｌ ｂ ｍｂ ｄ ｅ ｈ ｔｒ ａ ｋ ｉ ｅ ｏ ｖ ｄ ｗ ｔ ｈ ｉｃ ｅｅｗａ ｅｅ ａ ｓｏ ，ｎ ｈ ｏ ｅ ｔ ｅ ａ ｐ ｏ ｒａｅ ｃ ｅ ｃｅ ｔ ｄｖ ｄ ｄ ｈ ｍａ ｅ ｔ ｔ ｌ ｅ ｅ ｅ ｄ ｄ ｔ ｅｗａｅ ｈ ｗｉ ｍ ｒ ｓｒ ｓ ｌ ｅ ｉ ｔ ｅｄ ｓ ｒｔ ｖ ｌ ｔ ｒ ｎ ｆ ｒ ａ ｄ ｃ ｏ ｓ ｈ ｐ ｒ ｐ ｔ ｏ ｆ ｉｎ ， ｉｉ ｅ ｈ ｔ ｍ ｉ ｉ ｉ ｉ ｔ ｈ ａｒｏ ａ ｕ ｃ ｏ ｄ ｎ ｅｏ ｄ ｒｏ ｏ ￣ｉ ａｅ ｒ ｌｔ ｎ Ｓ ｃ ｎ ｌ ， ｋ ｈ ａ ｒ ｆｖ ｕ ｏｒ ｓ ｏ ｄｔ ｈ ａｕ ｆｔｅ ｄ ｇｔ ｔｒ ｔ ｎ ｏ ｔｅ ｐ ｉ ｆｖ ｌ ｅ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｒ ｅ ｆ ｏ ｎ ｅａｉ ． ｅ ｏ ｄ ｙ ｍａ ｅｔ ｅｐ ｉ ａ ｅ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｔ ｅｖ ｌ ｅｏ ｉｉ ｗａｅ — ｈ ｃ ｔ ｏ ｏ ｌ ｏ ｈ ｌ ａ ｍａ ｋ ｉ ｇ ｆ ｉａ ｙ Ｔ ｉ ｙ ｔ ｋ ｕ ｅ ｔ ａ ｔ ｅ ｌｇｃ ｅａｉｎ ｈ ｐ ｏ ｅ ｐ ｉ ｖ ｕ ｓ ｓ ｍｅａ ｅ ｂｔｏ ｉｉ ｔ ｒ ａ ｋ ｉ ｇ ， Ｏｔ ｅ ｒ ｍａ ｅ ｏ ｎ ｒ ． ｈ ｎｌ ，ｏ ｍａ ｅ ｓ ｒ ｈ ｈ ｏ ｉａ ｒｌ ｔ ｓ ｉ ｆｔ ａｒ ａ ｅ ｉ ａ ｓ ｔ ｉ ｆ ｇｔ ｗａｅ ｒ ｍａ ｅ Ｓ ｈ ｂ ｔ ｌ ｏ ｈ ｌ ｈ ｄ ａ ｌ ｍ