第３４卷（２００６）第４期 计算机与数字工程 ５９
基于小波变换的彩色图象数字水印算法。
严继利陈明明
（辽宁石油化工大学抚顺１１３００１）
摘要：提出了一种基于离散小波变换（ＤＷＴ）域的彩色图象序列加密数字水印新方法，算法选用了彩色图象ＲＧＢ色彩
空间的Ｇ分量嵌入水印，数字水印图象含有密钥信息，因此算法具有很好的安全性。同时利用人类视觉系统（Ｉ－ＩＶＳ）的亮度
掩蔽特性和纹理掩蔽特性，把低频分量根据局部纹理的强弱分成两类，将二值水印图象加密后自适应的嵌入到宿主图象的 ＤＷＴ域的低频分量中，从而很好的兼顾了水印的不可见性与鲁棒性。大量仿真结果表明本算法对于诸如ＪＰＥＧ压缩、高斯 噪声干扰和图象剪切具有很好的鲁棒性。 关键词：鲁棒性人类视觉系统离散小波变换数字水印图象
中国分类号：ＴＰ３９１
Ａ Ｃｏｌｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＷＴ
Ｙａｈ Ｊｉｌｌ Ｃｈｅｎ Ｍｉｎｇｍｉｎｇ （Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｆｕｓｈｕｎ １ １３００１）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ａｌｌ ｅｎｃｒｙｔｐｅｄ ｃｏｌｏｒ ｉｍａｇｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＷＴ ｄｏｍａｉｎ ｌ’Ｓ ｐｒｏｐｏ￣１．Ａｔ ｆｉｒｓｔ，ｗｅ ｄｅ—
ｓｉｇｎ ａ ｂｉｎａｒｙｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ ｅｎｃｒｙｐｔｉｔ ｂｙ ａ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｂａｓｅｄ ｏｎｌｏｇｉｓｔｉｃ ｂｅｆｏｒｅｉｔｉｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｏＧ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆＲＧＢ ｃｏｌｏｒ ｓｐａｃｅ ｉｎ ＤＷＴ ｄｏｍａｉｎ，８０ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｈａｓ ｖｅｒｙ ｇｏｏｄ ｓｅｃｕｒｉｔｙ．Ｔｈｅｎ，ｂｙ ｅｘｐｏｉｔｉｎｇ ｔｈｅ ｖｉｓｕａｌ ｍａｓｋｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｘｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｈｕｍａｎ Ｖｉｓｕａｌ Ｓｙｓｔｅｍ（Ｉ－ＩＶＳ）ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓｅｌｆ—ａｄａｐｔａｔｉｏｎ，ｂｉｎａｒｙ ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ ｗａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ ｉｓ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｆｌｃｉｅｎｔｓ ｏｆｔｈｅ ｏｒｉｇｎ￣ ｉｍａｇｅ ｉｎ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｗａｖｅｌｅｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＷＴ）ｄｏｍａｉｎ，ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆｌｏｃａｌ ｔｅｘｔｕｒｅ ｏｆｉｍａｇｅ． Ｉ１１ｅ
科技信息 博士・专家论坛
－｜ｌ基于小波变换和数字水印的图像ｉ．Ａｉ￣算法
河池学院数学系 宋广华 刘慧
［摘要］图像认证是当前对图形图像信息进行版权保护的重要途径，本文根据最新的小波变换成果脊波变换技术。结合主流的数字
加密技术，提出了一种变换域脆弱数字水印算法。该算法具有良好的不可见性以及对篡改的敏感性，从而可以有效地对图像进行认
证 ［关键词］脆弱数字水印 小波变换 脊波变换 数字加密
１．５Ｉ言 随着信息技术的飞速发展，尤其是计算机网络技术的发展，使得大
量的图形图像信息在互联网上流通，在为人们带来便利的同时，也带来
了一系列的问题，其中最迫在眉睫急需解决的就是图形图像的认证问
题。
目前，常用的数字媒体版权认证方法主要是通过数字水印技术来
实现的。根据数字水印对图像篡改的敏感性，可以分为脆弱性水印和鲁
棒性水印…。其中脆弱性水印对图像的篡改非常敏感，可以有效地防止
恶意的篡改，检测出图像被改动，而不需要与原始图像作对照，因而广
泛应用在图形图像等多媒体信息的认证上。根据水印的嵌入位置可以
分为：空域数字水印算法、变换域数字水印算法日。本文主要研究用于静
止图像认证的脆弱数字水印算法，运用的工具是脊波变换和数字加密
技术，以达到对水印的保密和嵌入的目的。
２．，ｊ、波变换及脊波的基本理论简介
１９９９年，美国Ｓｔａｒｄｏｍ大学的Ｅ．Ｊ．Ｃａｎｄｅｓ和Ｄｏｎｏｈｏ教授提出了脊
波变换的概念。脊波变换不仅能用一系列脊函数的叠加来表示相当广
泛的函数类，而且也具有基于离散变换的“近于正交”的脊波函数的框
架，可利用各种特殊的高维空间的不均匀性来模拟现实的信号，以更精
确地表示图像的特征，进而获得更好的图像处理结果。脊波变换理论的
产生结合了现代调和分析、群表示理论和小波分析的一些重要成果 。
定义１若函数 ：Ｒ—Ｒ满足：
Ｋ 』 咏 ㈩
则称‘ｐ是ｄ维空间中的容许神经激活函数（Ａｄｍｉｓｓｉｂｉｌｅ Ｎｅｕｒａｌ Ａｃ—
仪表技术与传感器 ２００２芷
一种基于小波变换的多分辨率
数字水印嵌人与检测新算法
石明慧
苏州大学职业技术学院江苏省苏州市２１５００６
【摘要】讨论了数字水印这一信息隐含技术的含义和应用前景。提出７一种基于小波变换的多
分辨率数字水印隐藏与检测的新算法。给出７计算机仿真实验结果，证明７该算法的有效性。
关键词：小波变换信息隐含分辨率
中圈分类号：ＴＰ３９１．４１
ｌ引言
数字水印是一种将特制的不可见的标记．利用数
字内嵌的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频
等数字产品中，用以证明原创造者对作品的所有权，并
作为鉴定、起诉非法侵权的证据．同时通过对水印的探
测和分析，保证数字信息的完整性和可靠性．从而成为
知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。
目前数字水印处理技术从实现的角度可分为两
类：空域法和变换域法。采用变换域法提出了一种基
于小波变换的水印隐藏和检测算法。通过对静止图像
和文字水印进行小波变换的多分辨率分解，研究了在
静止图像中嵌入文字水印和检测水印的方法。
２图像信号的多分辨率分解
在小波变换中相当于ＦＦＴ变换快速算法的Ｍａｌ
ｌａｔ塔形算法被广泛用于现代数字图像处理领域。信
号的小波分解可以通过Ｍａｌｌａｔ算法实现，Ｍａｌｌａｔ算法
表述为…：
ｆ ｃ，＋１ Ｈｃ， １：
， ＝０，１，Ａ，Ｊ （１） ｌｄＪ＋ｌ＝【
式中Ｈ和Ｇ分别为低通滤波器和高通滤波器［ 。
小波分解的过程如图１所示。Ｓ．Ｍａ１１ａｔ在文献【
中提出了离散二进小波变换的一种快速算法。该算法
用一个低通滤波器Ｈ和高通滤波器Ｇ对原始数据进
行逐步分层分解。具体算法是：
Ｊ ０
ｗｈｉｌｅ（ｊ＜Ｊ）
ｗ ｈ＝ ＾・ＧＩ
“ｈ＝ ｈ。
ｌ＝｜＋１
｝Ｅｎｄ ｏｆｗｈｉｌｅ
式中：Ｇ、Ｈ分别为对应于小波函数的高、低通摅波系
恒稿日期：２００１．０９ ０６修改祷日期：２００１．１０．１７ 数；Ｇｊ、 分别为在Ｇ和Ｈ的相邻系数间插入２ｊ一。个
一种新型基于小波变换的数字水印方案
摘要:新近诞生的数字水印保护技术同时解决了两大难题:第一,它在相当程度上互补了传统密码保护技术的不足,进一步保护了一旦被解密出来的数据对;第二,它也弥补了数字签名技术所存在的不足,能够同时在原始数据中嵌入庞大的数字信息,而且还可以设计出某种水印使其在多种数据文件操作后依然保持完好,保证了对版权的全面保护。然而,数字水印技术目前尚未成熟,国内的科研成果还远远不足,更是没有自主研发的、实用的、商业化的产品。本文的研究,意在寻找一种新型水印嵌入和提取方法,并基于此自主开发一款新型实用化的数字水印系列应用软件,填补国内空白。
关键词:小波变换 数字水印 非对称 RSA算法
1 数字水印的发展
从1993年由Tirkel等人所编写的“数字水印”文中第一次提到了数字水印的概念到现在,这门学科的出现仅仅只有20年左右的时间。在这短短的20年间,数字水印技术,从被人提及、忽视,到发展、为人所接受重视,再到后来数字水印技术被众多专家和机构重点研究,这伴随着一代又一代的革命性的变革。
1.1 第一代数字水印—— 时/空域算法
最早期出现的水印是时/空域算法,这种算法的思想是通过某种方法将水印信息直接的嵌入到视频电子数据、音频电子数据和图像电子数据等电子载体中。其中最典型的两种算法为:最低有效位算法和Patchwork算法。在这里仅作简要说明如下。
LSB算法的算法思想是使用事先约定的特定密钥采用M序列发生器产生一个随机信号,随后,按照事先的规则转换为二维水印信号,最后,将水印新号嵌入到原始图像的像素值最低1位(或2位)。因为水印信号隐藏在最低几位,这就相当于只直接叠加了一层很低能量的信号,在人体视觉和听觉感知范围内,都基本察觉不到。这种算法虽然可以隐藏的信息量相对较多,但是被隐藏的信息也极容易被消除,无法满足数字水印鲁棒性的要求,所以在目前的数字水印研究和开发中,这中算法已经渐渐淡出视野。然而,必须指出的是,由于可以具有可以嵌入大量水印信息这一优势,LSB在隐蔽通信中仍占据着相当重要的地位。
