基于DWT的一维数字水印算法的实现

第２９卷　

ＶＯ１．２９　第５期　

ＮＯ．５　计算机工程与设计　

Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　２００８年３月　

Ｍａｒ．２００８　

基于ＤＷＴ和ＳＶＤ联合的数字水印算法　

曾志华，　钱雪忠　

（江南大学信息工程学院，江苏无锡２１４１２２）　

摘　要：离散小波变换（ＤＷＴ）和奇异值分解都可以作为数字水印算法有效的＿Ｔ－具　提出了一种基于离散小波变换和奇异值　分解联合的数字水印算法，先将整个图像分成４个区域，然后再对每个区域运用奇异值分解方法，通过修改奇异值来嵌入水　

印信息。实验结果表明，该算法具有很好的稳健性，在经过了一般的信号处理操作和ＪＰＥＧ压缩后，嵌入的水印能被可靠的　

提取和检测。　关键词：稳健的；版权保护；数字水印；离散小波变换；奇异值分解　

中图法分类号：ＴＰ３９３．０８　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—７０２４（２００８）０５—１２９１－０２　

Ｈｙｂｒｉｄ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＷＴ　ａｎｄ　ＳＶＤ　

ＺＥＮＧ　Ｚｈｉ—ｈｕａ．　Ｑ　Ｎ　Ｘｕｅ—ｚｈｏｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｏｕｔｈｅｒｎ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ　２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　ｗａｖｅｌｅｔ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＷＴ）ａｎｄ　ｓｉｎｇｕｌａｒ　ｖａｌｕｅ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＳＶＤ）ａｒｅ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｔｏｏｌｓ　ｆｏｒ　ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ　ｄａｔａ　ｉｎｔｏ　ａｎ　

ｉｍａｇｅ．Ａ　ｈｙｂｒｉｄ　ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤＷＴ　ａｎｄ　ＳＶＤ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｆｔｅｒ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｉｍａｇｅ　ｉｎｔｏ　ｆｏｕｒ　ｓｕｂｂａｎｄｓ，　ａｎｄ　ｔｈｅｎ　ａｐｐｌｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ＳＶＤ　ｔｏ　ｅａｃｈ　ｓｕｂｂａｎｄ，　ａｎｄ　ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒｍａｒｋ　ｄａｔａ　ｂｙ　ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｕｌａｒ　ｖａｌｕｅｓ．　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｐｅｒｆｏｒｍｓ　ｗｅｌｌ　ｉｎ　ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ，ｔｈｅ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｗａｔｅｒｍａｒｋ　Ｃａｎ　ｂｅ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ　ｒｅｌｉａｂｌｙ，　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｕｓｕａｌ　

基于DWT域数字水印的研究实现的开题报告

一、研究背景与意义

随着网络技术的不断发展和普及，数字媒体资源的传输和共享变得更加便捷，但是数字媒体资源的安全也逐渐成为人们关注的焦点。为了保护数字媒体资源的知识产权，数字水印技术应运而生。数字水印是一种嵌入到数字媒体文件中的信息，它类似于物理世界中的水印，可以用来确认数字媒体文件的拥有者和授权使用者，从而防止著作权侵犯和未经授权的复制。

经过多年的研究和发展，数字水印技术已经得到广泛应用。传统的数字水印技术主要有空域水印和频域水印两种。空域水印是将水印信息直接嵌入到数字媒体文件的像素值中，它具有插入简单、提取方便等优点，但抵抗攻击能力弱。频域水印则是将水印信息嵌入到数字媒体文件的频域中，提高了抗攻击性，但在嵌入和提取过程中需要复杂的算法支持。

离散小波变换（DWT）是一种在多领域应用广泛的信号处理技术，它可以通过质量压缩、降噪、水印嵌入等方式对信号进行处理。因此，基于DWT域的数字水印技术在数字媒体领域中也受到了广泛关注和应用。本文研究的目的即为基于DWT域的数字水印技术的实现和应用。

二、研究内容和方案

本文研究内容主要包括以下几个方面：

1. 离散小波变换原理和算法

针对数字水印技术，本文将深入探究DWT原理和算法，研究DWT的多级分解方法和小波函数的选择。

2. 数字水印算法的研究与实现 本文将设计实现一个基于DWT域的数字水印算法，该算法将应用小波域的高频分量来嵌入水印信息，具有抵抗失真、抗噪性强等优点。

3. 数字水印算法性能评价与分析

本文将对实现的数字水印算法进行性能评价和分析，包括水印嵌入算法的影响、提取算法的准确性和带宽效率的分析等方面。

4. 数字水印应用研究

本文将探讨数字水印技术在数字媒体领域中的具体应用，包括版权保护、数字鉴别和隐蔽通信等方面。

三、研究预期结果

本文将研究实现一个基于DWT域的数字水印算法，并对该算法进行性能评价和分析，最终实现数字水印技术在数字媒体领域的应用。

基于DWT域的图像数字水印算法

lSSN1009—3044

ComputerKnowledgeAndTechnology电脑知识与技术

Vo1.4,No.1,October2008,PP.190—192

基于DWT域的图像数字水印算法

E—mail:eduf@.en

Tel:+86—551—56909635690964

陆宇光1,2.龚声蓉

(1.苏州大学汁算机科学与技术学院,江苏苏州215021;2.常州r学院计算机信息工程学院,江苏常州213001)

摘要:提出了一种基于DWT域的图像数字水印算法.通过对宿主图像,经过Arnold变换加密后的水印图像分别进行多分辨率小波

分解,达到自适应嵌入水印信息的目的.实验结果表明,该方法嵌入的数字水印不但具有较好的不可见性,而且对图像处理有较好

的鲁棒性

关键词:数字水印:DWT:图像置乱

中图分类号:TN957文献标识码:A文章编号:1009—3044(2008)28—0190—03

ImagineDigitalWatermarkingAlgorithmBasedonDWT LUYu—guang.GONGSheng—rong

(1.SchoolofComputerScience&Technology,SoochowUniversity,Suzhou215021,China;2.SchoolofComputer&InformationEngineer-

ing,ChangZhouInstituteofTechnology,Changzhou213001,China)

Abstract:AalgorithmwithimagedigitalwatermarkingbasedonDWTisproposed.Themulti—resolutionwavetetde—compositicl~ofboth

thehostimageandthewatermarkimagewhichistransformedandencryptedbyarnoldfortheselfadaptingembeddingprocessisfinished.

数字水印作为一门新的学科, 自 1993 年 Tirkel 等人正式提出到现在十几年里, 国内外对数字水印的研究都引起了极大的关注,

从最初的版权保护, 已扩展到多媒体技术, 广播监听, in-ternet

等多个领域。数字水印是永久镶嵌在其他数据( 主要指宿主数据) 中具有可鉴别性的数字信号或数字模式, 其存在不能影响宿主数据的正常使用。为了使数字水印技术达到一定的设计要求, 当前水印数据一般应具备不可感知性(imperceptible) 、鲁棒性(Robust) 、可证明性、自恢复性和安全保密性等特点。在数字水印技术中, 水印的数据量和鲁棒性构成了一对基本矛盾。理想的水印算法应该既能隐藏大量数据, 又可以抗各种信道噪声和信号变形。然而在实际中, 这两个指标往往不能同时实现, 实际应用往往只偏重其中的一个方面。如果是为了隐蔽通信, 数据量显然是最重要的, 由于通信方式极为隐蔽,

遭遇敌方篡改攻击的可能性很小, 因而对鲁棒性要求较为不高。但对保证数据安全来说, 情况恰恰相反, 各种保密的数据随时面临着被盗取和篡改的危险, 对鲁棒性的要求很高, 而对隐藏数据量的要求则居于次要地位。典型的数字水印系统至 少 包 含 两 个 组 成 部分- - 水 印嵌 入 单元和水印检测与提取单元。将水印信息进行预处理后加入到载体中, 称为嵌入。从水印化数据中提取出水印信息或者检测水印信息的存在性称为水印的提取和检测。数字水印算法主要

是指水印的嵌入算法, 而提取算法往往被看成是嵌入算法的逆变换。

当前典型的嵌入算法主要被分为空间域水印算法和变换域水印算法。DCT 变换域算法是数字水印算法的典型代表, 也是数字水印中较为常用的一种稳健的算法。其算法思想是选择二值化灰度图像作为水印信息, 根据水印图像的二值性来选择不同的嵌入系数, 并将载体图像 ( 原始图像) 进行 8×8 的分块, 再将灰度载体图像( 原始图像) 进行 DCT变换。然后, 将数字水印信息的灰度值直接植入到载体灰度图像的 DCT 变换域中, 实现水印的嵌入。而后, 将嵌入了水印信息灰度图像进行 IDCT( 逆离散的余弦变换) 变换, 得到含有了嵌入水印信息的图像, 嵌入过程完毕。水印的提取、检测过程为嵌入过程的逆过程, 其方法和嵌入方法有所雷同不再进行介绍。