基于MATLAB的数字水印嵌入系统
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二、数字水印系统的实现
（ 一） 水印的嵌入算法 数字水印技术的关键在于如何处理签字信号的鲁棒性、 不 可 感 知 性 、以 及 所 嵌 入 的 数 据 量 大 小 这 三 者 之 间 的 关 系 。判 断其算法优劣的一般衡量准则为： 对于主信号发生的部分失 真， 签字信号是否具备一定的鲁棒性。对于有意或无意的窃 取 、干 扰 或 去 除 操 作 ， 签 字 信 号 是 否 具 备 一 定 的“抵 抗 ”能 力 ， 从而保证隐藏信息的安全可靠和完整性。签字信号的嵌入是 否严重降低了主信号的感知效果以及数据嵌入量的大小。 常 见 的 数 字 水 印 算 法 有 ： 最 低 有 效 位 算 法 （ ＬＳＢ） ； 文 档 结 构 微 调 方 法 ； 将 水 印 设 计 成 一 种 抖 动 矩 阵 的 形 式 ； Ｐａｔｃｈｗｏｒｋ 方法（ 基于统计的数据水印嵌入方案） ； 纹理块映射编码方法， 仅适于具有大量任意纹理区域的图像， 而且尚不能完全自动 完成； 频率域数字水印方法 （ 类似扩频通信的技术来隐藏数 据的方法， 技术可以抗击有损压缩编码和其他一些具有信号 失真的数据处理过程） 等。 现在多数水印系统都在变换域中进行处理。采用小波分 析， 算法的鲁棒性更强， 水印信息量相比也更大。假设待嵌入 二值图像水印的原始图像大小为 ２ｍＮｘ×２ｍＮｙ， 水印图像的大小 为 ２Ｎｘ×２Ｎｙ（ Ｍ＝２） ， 水印嵌入算法步骤如下： １．嵌入水印的原始图像进行两级小波分解， 得到不同分辨 率级别下的细节子图 ｃＤｊ＋１（ｈ）， ｃＤｊ＋１（ｖ）， ｃＤｊ＋１（ｄ）（ ｊ＝０， １） （分 别 代 表 ｊ＋１ 分辨率级别 下 的 水 平 方 向 、 垂 直 方 向 和 对 角 线 方 向 的 三个细节子图）和一个逼近子图 ｃＡ２。 ２．将每个细节子图分割成互不重叠的大小皆是 Ｎｘ×Ｎｙ 的 细节子图块 ｃＤｊ＋１（ｈ）， ｃＤｊ＋１， ｉ（ｖ）， ｃＤｊ＋１， ｉ（ｄ）（ｉ＝１， ２， ２ｍ－ ２ｊ）。 ３．基于稳健性考虑， 希望图像水印的统计特性类似白噪声， 即均值为 ０， 所以在嵌入水印之前， 首先将水印图像中 ０ 和 １ 变
成－ １ 和＋１， 然后 对 水 印 图 像 进 行 一 次 小 波 分 解 得 到 三 个 细 节 子 图 ｗ（ｈ）， ｗ（ｖ）， ｗ（ｄ）和 一 个 逼 近 子 图 ｗ（ｃａ）（皆 为 大 小 是 Ｎｘ×Ｎｙ 的 子 图 ）。
４．为增强嵌入水印信息的稳健性和不可见性， 可利用图像 多分辨率技术， 相同分辨率层次的数字水印嵌入对应的相同 分辨率层次的原始静态图像之中， 水印嵌入算法公式如下：
ｃＤｊ＋１， ｉ（ｈ）＝ ｃＤｊ＋１， ｉ（ｈ）＋α×ｗ（ｈ） ｃＤｊ＋１， ｉ（ｖ）＝ ｃＤｊ＋１， ｉ（ｖ）＋α×ｗ（ｖ） ｃＤｊ＋１， ｉ（ｄ）＝ ｃＤｊ＋１， ｉ（ｄ）＋α×ｗ（ｄ） 其中， α为对应的加权因子， 用于控制嵌入水印强度。α取 值大， 鲁棒性好， 不可见性差； 反 之 ， α取 值 小 ， 不 可 见 性 好 ， 但 稳健性差。 ５．通过对嵌入水印后的系数进行重构， 即可获得加水印后 的图像。 （ 二） ＭＡＴＬＡＢ 与数字图像 ＭＡＴＬＡＢ 是 一 款 功 能 强 大 的 科 学 与 工 程 计 算 的 软 件 工 具， 其中的图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的 函 数 组 成 的 ， 所 支 持 的 图 像 处 理 操 作 有 ： 几 何 操 作 、区 域 操 作 和 块 操 作 ； 线 性 滤 波 和 滤 波 器 设 计 ； 变 换 （ ＤＣＴ 变 换 ） ； 图 像 分 析和增强； 二值图像操作等。本系统主要使用函数有： 单尺度 二 维 离 散 小 波 变 换 ： ｄｗｔ２（）； 多 尺 度 二 维 小 波 分 解 ： ｗａｖｄｅｃ２（）； 单尺度逆二维离散小波分析： ｉｄｗｔ２（）； 多尺度二维小波重构： ｗａ－ ｖｅｒｅｃ２（）； 对二维小波系数进行单支重构： ｗｒｃｏｅｆ２（）； 对二维小波 分 解 的 直 接 重 构 ： ｕｐｃｏｅｆ２ （）； ＲＧＢ 图 像 转 换 为 灰 度 图 像 函 数 ： ｒｇｂ２ｇｒａｙ（）， Ｉ＝ｉｎｄ２ｇｒａｙ（ＲＧＢ）， 其作用是将真彩色 图 像 ＲＧＢ 转 换 为 灰 度 图 像 Ｉ； 函 数 ＲＧＢ２ＩＮＤ（）， 将 ＲＧＢ 图 像 转 换 为 索 引 图 像 ； 将 图 像 转 换 为 二 进 制 图 像 ： ｉｍ２ｂｗ（）； 从 灰 度 图 像 产 生 索 引 图像函数： ｇｒａｙｓｌｉｃｅ（）。 （ 三） 数字水印管理系统的编程实现 本 程 序 应 用 ＭＡＴＬＡＢ６．０ 进 行 编 程 ， 实 现 以 下 功 能 ： 原 始 图像到二值图像的转换； 水印的嵌入； 混合图像的保存； 水印 的检测与提取等。设计思路及其主要实现代码如下： １．在 ＧＵＩ 模式下进行界面设计。用 ＭＡＴＬＡＢ 的控件， 做出 窗体上所需的图像显示区和命令按钮， 合理布局。用菜单编辑 器设置菜单， 各菜单选项对函数进行相关调用。 ２．在 编 程 窗 口 中 进 行 编 程 。 包 括 以 下 主 要 代 码 ： （ １） 打开原图的方法 ｆ１＝＇ ＇ ； ［ｆ１， ｐ］＝ｕｉｇｅｔｆｉｌｅ（＇ ＊．ｊｐｇ； ＊．ｂｍｐ； ＊．ｔｉｆ； ＊．ｇｉｆ＇ ， ＇ 打开原始图
ｅｎｄ ｘｉｓｈｕ＝５； ｓｗａ３＝ｓｗａ＋ｓｗａ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｈ３＝ｓｗｈ＋ｓｗｈ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｖ３＝ｓｗｖ＋ｓｗｖ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｄ３＝ｓｗｄ＋ｓｗｄ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗａ４＝ｓｗａ１＋ｓｗａ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｈ４＝ｓｗｈ１＋ｓｗｈ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｖ４＝ｓｗｖ１＋ｓｗｖ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｄ４＝ｓｗｄ１＋ｓｗｄ２＊ｘｉｓｈｕ； ％嵌入水印：水印图像的水平、垂直、对角线和一个细节子图 乘以一个权值后， 分别于对应的原始图像的一级和二级子图相加 ａ１＝ｉｓｗｔ２（ｓｗａ４， ｓｗｈ４， ｓｗｖ４， ｓｗｄ４， ＇ ｄｂ１＇ ）； ａ１＝ｉｓｗｔ２（ａ１， ｓｗｈ３， ｓｗｖ３， ｓｗｄ３， ＇ ｄｂ１＇ ）； ％嵌入后， 则重构 图像， 则成为合成图像． ｄｅｌｅｔｅ（ｈ１）； ｉｍａｇｅ（ａ１， ＇ ｐａｒｅｎｔ＇ ， ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ３）； ｃｏｌｏｒｍａｐ（ｍａｐ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ３， ＇ ｘｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｙｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｘｃｏｌｏｒ＇ ， ［０ ０ １］， ＇ ｙｃｏｌｏｒ＇ ， ［ ０ ０ １］）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｆｉｇｕｒｅ１， ＇ ｐｏｉｎｔｅｒ＇ ， ＇ ａｒｒｏｗ＇ ）； ｅｌｓｅ ｍｓｇｂｏｘ（＇ 没有水印图像＇ ， ＇ 提示＇ ， ＇ ｍｏｄａｌ＇ ）； ｅｎｄ ｔｉｍｅ＝ｎｕｍ２ｓｔｒ（ｔｏｃ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｔｅｘｔ５， ＇ ｓｔｒｉｎｇ＇ ， ［＇ 用时： ＇ ， ｔｉｍｅ， ＇ 秒＇ ］）；
值图像水印进行小波多分辨率分解， 组合对应方向上的小波细节子图数据， 从而实现了在原始静态图像上嵌入二值图像水印。
【关键词】数字水印； ＭＡＴＬＡＢ； 小波变换
【中 图 分 类 号 】Ｔ Ｐ３０９
【文 献 标 识 码 】Ａ
【文章编号】１００８－ １１５１（２００６）０５－ ００２７－ ０２
一、引言
日常生活中， 人眼所能感受到的两幅质量十分相似的数 字图像， 其像素值可能存在很大的差别。这种依赖于人的视觉 系统的不完善性， 为数字图像的失真压缩和信息隐藏提供了 非常巨大的施展空间。数字水印技术在多媒体信息的版权归 属和信息安全领域已得到广泛关注。将水印信息通过某一算 法嵌入到原始数字信息如数字图像中， 但不影响数据的正常 使用和价值， 且不能被人的视觉系统所察觉。水印的嵌入借助 于算法进行实现， 而且用嵌入的逆算法， 可以提取水印。被嵌 入的数字水印种类很多， 本文介绍的水印是二日期】２００６－ ０２－ ０２ 【作者简介】舒云星（ １９６２－ ） ， 男， 洛阳工业高等专科学校教授。
－ ２７ －
像文件＇ ）； ａｄｄｐａｔｈ（ｐ）； ｉｆ ｆ１＝＝０ ｒｅｔｕｒｎ； ｅｎｄ ｈ１＝ｆｉｇｕｒｅ＿２（＇ 正在打开原始图像文件．．．＇ ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｆｉｇｕｒｅ１， ＇ ｐｏｉｎｔｅｒ＇ ， ＇ ｗａｔｃｈ＇ ）； ％设置鼠标图
２００６年第 ５ 期 （ 总第 ９１ 期）
大众科技
ＤＡ ＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ Ｉ
Ｎｏ．５， ２００６ （Ｃｕｍｕｌａ ｔｉｖｅ ｌｙ Ｎｏ．９１）
基于 ＭＡＴＬＡＢ 的数字水印嵌入系统
舒云星， 卫莉莉
（ 洛阳工业高等专科学校计算机系， 河南 洛阳 ４７１００３）
【摘 要】文章利用 ＭＡＴＬＡＢ 语言及其小波工具箱 ， 采 用 小 波 变 换 算 法 ， 开 发 数 字 水 印 嵌 入 系 统 ， 通 过 对 原 始 静 态 图 像 和 二
标为忙状态
ｔｉｃ％程 序 计 时 Ｘ＝ｒｇｂ＿ｔｏｉｎｄ（ｆ１）； ％把 原 始 图 像 转 换 成 索 引 图 像 ， 便 于 小 波工具箱处理
ｄｅｌｅｔｅ（ｈ１）； ｉｍａｇｅ（Ｘ， ＇ ｐａｒｅｎｔ＇ ， ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ１）； ｃｏｌｏｒｍａｐ（ｍａｐ）； ％显示原始图像 ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ１， ＇ ｘｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｙｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｘｃｏｌｏｒ＇ ， ［０ ０ １］， ＇ ｙｃｏｌｏｒ＇ ， ［ ０， ０， １］）； （ ２） 图像转换函数 ｒｇｂ＿ｔｏｉｎｄ（）， 通过图像转换函数， 把原始 图像转换成索引图像， 是用小波工具箱对其进行处理。 （ ３） 水印嵌入小波变换算法的实现， 根据前面介绍的小波 变换算法， 对图像进行分解。原始图像二次分解 函 数 ｘ＿ｆｅｎｊｉｅ （）， 主要通过下面代码实现： ｉｆ ｒｅｍ（ｓｉｚｅ（Ｘ， １）， ２）￣ ＝０ ｜ ｒｅｍ（ｓｉｚｅ（Ｘ， ２）， ２）￣ ＝０ Ｘ＝ｗｅｘｔｅｎｄ（＇ ２Ｄ＇ ， ＇ ｐｅｒ＇ ， Ｘ， ［１， １］）； ％对 原 图 像 矩 阵 进 行延拓． ｅｎｄ ［ｓｗａ， ｓｗｈ， ｓｗｖ， ｓｗｄ］＝ｓｗｔ２（Ｘ， １， ＇ ｄｂ１＇ ）； ［ｓｗａ１， ｓｗｄ１， ｓｗｈ１， ｓｗｖ１］＝ｓｗｔ２（ｓｗａ， １， ＇ ｄｂ１＇ ）； （ ４） 水印图像延拓分解函数 ｙ＿ｆｅｎｊｉｅ（）， 对水印图像进 行 一 次小波分解。 （ ５） 嵌入水印的实现 Ｉｆ～ｉｓｅｍｐｔｙ（ｆ２） ｆ＝［］； ｈ１＝ｆｉｇｕｒｅ＿２（＇ 正在嵌入水印．．．＇ ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｆｉｇｕｒｅ１， ＇ ｐｏｉｎｔｅｒ＇ ， ＇ ｗａｔｃｈ＇ ）； ｉｆ ｓｉｚｅ（Ｘ， １）￣ ＝ｓｉｚｅ（ｙ， １） ｜ ｓｉｚｅ（Ｘ， ２）￣ ＝ｓｉｚｅ（ｙ， ２） ｙ＝ｙ＿ｆｅｎｊｉｅ（ｙ＿ｙｕａｎｓｈｉ）；
（ 一） 水印的嵌入算法 数字水印技术的关键在于如何处理签字信号的鲁棒性、 不 可 感 知 性 、以 及 所 嵌 入 的 数 据 量 大 小 这 三 者 之 间 的 关 系 。判 断其算法优劣的一般衡量准则为： 对于主信号发生的部分失 真， 签字信号是否具备一定的鲁棒性。对于有意或无意的窃 取 、干 扰 或 去 除 操 作 ， 签 字 信 号 是 否 具 备 一 定 的“抵 抗 ”能 力 ， 从而保证隐藏信息的安全可靠和完整性。签字信号的嵌入是 否严重降低了主信号的感知效果以及数据嵌入量的大小。 常 见 的 数 字 水 印 算 法 有 ： 最 低 有 效 位 算 法 （ ＬＳＢ） ； 文 档 结 构 微 调 方 法 ； 将 水 印 设 计 成 一 种 抖 动 矩 阵 的 形 式 ； Ｐａｔｃｈｗｏｒｋ 方法（ 基于统计的数据水印嵌入方案） ； 纹理块映射编码方法， 仅适于具有大量任意纹理区域的图像， 而且尚不能完全自动 完成； 频率域数字水印方法 （ 类似扩频通信的技术来隐藏数 据的方法， 技术可以抗击有损压缩编码和其他一些具有信号 失真的数据处理过程） 等。 现在多数水印系统都在变换域中进行处理。采用小波分 析， 算法的鲁棒性更强， 水印信息量相比也更大。假设待嵌入 二值图像水印的原始图像大小为 ２ｍＮｘ×２ｍＮｙ， 水印图像的大小 为 ２Ｎｘ×２Ｎｙ（ Ｍ＝２） ， 水印嵌入算法步骤如下： １．嵌入水印的原始图像进行两级小波分解， 得到不同分辨 率级别下的细节子图 ｃＤｊ＋１（ｈ）， ｃＤｊ＋１（ｖ）， ｃＤｊ＋１（ｄ）（ ｊ＝０， １） （分 别 代 表 ｊ＋１ 分辨率级别 下 的 水 平 方 向 、 垂 直 方 向 和 对 角 线 方 向 的 三个细节子图）和一个逼近子图 ｃＡ２。 ２．将每个细节子图分割成互不重叠的大小皆是 Ｎｘ×Ｎｙ 的 细节子图块 ｃＤｊ＋１（ｈ）， ｃＤｊ＋１， ｉ（ｖ）， ｃＤｊ＋１， ｉ（ｄ）（ｉ＝１， ２， ２ｍ－ ２ｊ）。 ３．基于稳健性考虑， 希望图像水印的统计特性类似白噪声， 即均值为 ０， 所以在嵌入水印之前， 首先将水印图像中 ０ 和 １ 变
成－ １ 和＋１， 然后 对 水 印 图 像 进 行 一 次 小 波 分 解 得 到 三 个 细 节 子 图 ｗ（ｈ）， ｗ（ｖ）， ｗ（ｄ）和 一 个 逼 近 子 图 ｗ（ｃａ）（皆 为 大 小 是 Ｎｘ×Ｎｙ 的 子 图 ）。
４．为增强嵌入水印信息的稳健性和不可见性， 可利用图像 多分辨率技术， 相同分辨率层次的数字水印嵌入对应的相同 分辨率层次的原始静态图像之中， 水印嵌入算法公式如下：
ｃＤｊ＋１， ｉ（ｈ）＝ ｃＤｊ＋１， ｉ（ｈ）＋α×ｗ（ｈ） ｃＤｊ＋１， ｉ（ｖ）＝ ｃＤｊ＋１， ｉ（ｖ）＋α×ｗ（ｖ） ｃＤｊ＋１， ｉ（ｄ）＝ ｃＤｊ＋１， ｉ（ｄ）＋α×ｗ（ｄ） 其中， α为对应的加权因子， 用于控制嵌入水印强度。α取 值大， 鲁棒性好， 不可见性差； 反 之 ， α取 值 小 ， 不 可 见 性 好 ， 但 稳健性差。 ５．通过对嵌入水印后的系数进行重构， 即可获得加水印后 的图像。 （ 二） ＭＡＴＬＡＢ 与数字图像 ＭＡＴＬＡＢ 是 一 款 功 能 强 大 的 科 学 与 工 程 计 算 的 软 件 工 具， 其中的图像处理工具包是由一系列支持图像处理操作的 函 数 组 成 的 ， 所 支 持 的 图 像 处 理 操 作 有 ： 几 何 操 作 、区 域 操 作 和 块 操 作 ； 线 性 滤 波 和 滤 波 器 设 计 ； 变 换 （ ＤＣＴ 变 换 ） ； 图 像 分 析和增强； 二值图像操作等。本系统主要使用函数有： 单尺度 二 维 离 散 小 波 变 换 ： ｄｗｔ２（）； 多 尺 度 二 维 小 波 分 解 ： ｗａｖｄｅｃ２（）； 单尺度逆二维离散小波分析： ｉｄｗｔ２（）； 多尺度二维小波重构： ｗａ－ ｖｅｒｅｃ２（）； 对二维小波系数进行单支重构： ｗｒｃｏｅｆ２（）； 对二维小波 分 解 的 直 接 重 构 ： ｕｐｃｏｅｆ２ （）； ＲＧＢ 图 像 转 换 为 灰 度 图 像 函 数 ： ｒｇｂ２ｇｒａｙ（）， Ｉ＝ｉｎｄ２ｇｒａｙ（ＲＧＢ）， 其作用是将真彩色 图 像 ＲＧＢ 转 换 为 灰 度 图 像 Ｉ； 函 数 ＲＧＢ２ＩＮＤ（）， 将 ＲＧＢ 图 像 转 换 为 索 引 图 像 ； 将 图 像 转 换 为 二 进 制 图 像 ： ｉｍ２ｂｗ（）； 从 灰 度 图 像 产 生 索 引 图像函数： ｇｒａｙｓｌｉｃｅ（）。 （ 三） 数字水印管理系统的编程实现 本 程 序 应 用 ＭＡＴＬＡＢ６．０ 进 行 编 程 ， 实 现 以 下 功 能 ： 原 始 图像到二值图像的转换； 水印的嵌入； 混合图像的保存； 水印 的检测与提取等。设计思路及其主要实现代码如下： １．在 ＧＵＩ 模式下进行界面设计。用 ＭＡＴＬＡＢ 的控件， 做出 窗体上所需的图像显示区和命令按钮， 合理布局。用菜单编辑 器设置菜单， 各菜单选项对函数进行相关调用。 ２．在 编 程 窗 口 中 进 行 编 程 。 包 括 以 下 主 要 代 码 ： （ １） 打开原图的方法 ｆ１＝＇ ＇ ； ［ｆ１， ｐ］＝ｕｉｇｅｔｆｉｌｅ（＇ ＊．ｊｐｇ； ＊．ｂｍｐ； ＊．ｔｉｆ； ＊．ｇｉｆ＇ ， ＇ 打开原始图
ｅｎｄ ｘｉｓｈｕ＝５； ｓｗａ３＝ｓｗａ＋ｓｗａ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｈ３＝ｓｗｈ＋ｓｗｈ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｖ３＝ｓｗｖ＋ｓｗｖ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｄ３＝ｓｗｄ＋ｓｗｄ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗａ４＝ｓｗａ１＋ｓｗａ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｈ４＝ｓｗｈ１＋ｓｗｈ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｖ４＝ｓｗｖ１＋ｓｗｖ２＊ｘｉｓｈｕ； ｓｗｄ４＝ｓｗｄ１＋ｓｗｄ２＊ｘｉｓｈｕ； ％嵌入水印：水印图像的水平、垂直、对角线和一个细节子图 乘以一个权值后， 分别于对应的原始图像的一级和二级子图相加 ａ１＝ｉｓｗｔ２（ｓｗａ４， ｓｗｈ４， ｓｗｖ４， ｓｗｄ４， ＇ ｄｂ１＇ ）； ａ１＝ｉｓｗｔ２（ａ１， ｓｗｈ３， ｓｗｖ３， ｓｗｄ３， ＇ ｄｂ１＇ ）； ％嵌入后， 则重构 图像， 则成为合成图像． ｄｅｌｅｔｅ（ｈ１）； ｉｍａｇｅ（ａ１， ＇ ｐａｒｅｎｔ＇ ， ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ３）； ｃｏｌｏｒｍａｐ（ｍａｐ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ３， ＇ ｘｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｙｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｘｃｏｌｏｒ＇ ， ［０ ０ １］， ＇ ｙｃｏｌｏｒ＇ ， ［ ０ ０ １］）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｆｉｇｕｒｅ１， ＇ ｐｏｉｎｔｅｒ＇ ， ＇ ａｒｒｏｗ＇ ）； ｅｌｓｅ ｍｓｇｂｏｘ（＇ 没有水印图像＇ ， ＇ 提示＇ ， ＇ ｍｏｄａｌ＇ ）； ｅｎｄ ｔｉｍｅ＝ｎｕｍ２ｓｔｒ（ｔｏｃ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｔｅｘｔ５， ＇ ｓｔｒｉｎｇ＇ ， ［＇ 用时： ＇ ， ｔｉｍｅ， ＇ 秒＇ ］）；
值图像水印进行小波多分辨率分解， 组合对应方向上的小波细节子图数据， 从而实现了在原始静态图像上嵌入二值图像水印。
【关键词】数字水印； ＭＡＴＬＡＢ； 小波变换
【中 图 分 类 号 】Ｔ Ｐ３０９
【文 献 标 识 码 】Ａ
【文章编号】１００８－ １１５１（２００６）０５－ ００２７－ ０２
一、引言
日常生活中， 人眼所能感受到的两幅质量十分相似的数 字图像， 其像素值可能存在很大的差别。这种依赖于人的视觉 系统的不完善性， 为数字图像的失真压缩和信息隐藏提供了 非常巨大的施展空间。数字水印技术在多媒体信息的版权归 属和信息安全领域已得到广泛关注。将水印信息通过某一算 法嵌入到原始数字信息如数字图像中， 但不影响数据的正常 使用和价值， 且不能被人的视觉系统所察觉。水印的嵌入借助 于算法进行实现， 而且用嵌入的逆算法， 可以提取水印。被嵌 入的数字水印种类很多， 本文介绍的水印是二日期】２００６－ ０２－ ０２ 【作者简介】舒云星（ １９６２－ ） ， 男， 洛阳工业高等专科学校教授。
－ ２７ －
像文件＇ ）； ａｄｄｐａｔｈ（ｐ）； ｉｆ ｆ１＝＝０ ｒｅｔｕｒｎ； ｅｎｄ ｈ１＝ｆｉｇｕｒｅ＿２（＇ 正在打开原始图像文件．．．＇ ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｆｉｇｕｒｅ１， ＇ ｐｏｉｎｔｅｒ＇ ， ＇ ｗａｔｃｈ＇ ）； ％设置鼠标图
２００６年第 ５ 期 （ 总第 ９１ 期）
大众科技
ＤＡ ＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ Ｉ
Ｎｏ．５， ２００６ （Ｃｕｍｕｌａ ｔｉｖｅ ｌｙ Ｎｏ．９１）
基于 ＭＡＴＬＡＢ 的数字水印嵌入系统
舒云星， 卫莉莉
（ 洛阳工业高等专科学校计算机系， 河南 洛阳 ４７１００３）
【摘 要】文章利用 ＭＡＴＬＡＢ 语言及其小波工具箱 ， 采 用 小 波 变 换 算 法 ， 开 发 数 字 水 印 嵌 入 系 统 ， 通 过 对 原 始 静 态 图 像 和 二
标为忙状态
ｔｉｃ％程 序 计 时 Ｘ＝ｒｇｂ＿ｔｏｉｎｄ（ｆ１）； ％把 原 始 图 像 转 换 成 索 引 图 像 ， 便 于 小 波工具箱处理
ｄｅｌｅｔｅ（ｈ１）； ｉｍａｇｅ（Ｘ， ＇ ｐａｒｅｎｔ＇ ， ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ１）； ｃｏｌｏｒｍａｐ（ｍａｐ）； ％显示原始图像 ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ａｘｅｓ１， ＇ ｘｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｙｔｉｃｋ＇ ， ［］， ＇ ｘｃｏｌｏｒ＇ ， ［０ ０ １］， ＇ ｙｃｏｌｏｒ＇ ， ［ ０， ０， １］）； （ ２） 图像转换函数 ｒｇｂ＿ｔｏｉｎｄ（）， 通过图像转换函数， 把原始 图像转换成索引图像， 是用小波工具箱对其进行处理。 （ ３） 水印嵌入小波变换算法的实现， 根据前面介绍的小波 变换算法， 对图像进行分解。原始图像二次分解 函 数 ｘ＿ｆｅｎｊｉｅ （）， 主要通过下面代码实现： ｉｆ ｒｅｍ（ｓｉｚｅ（Ｘ， １）， ２）￣ ＝０ ｜ ｒｅｍ（ｓｉｚｅ（Ｘ， ２）， ２）￣ ＝０ Ｘ＝ｗｅｘｔｅｎｄ（＇ ２Ｄ＇ ， ＇ ｐｅｒ＇ ， Ｘ， ［１， １］）； ％对 原 图 像 矩 阵 进 行延拓． ｅｎｄ ［ｓｗａ， ｓｗｈ， ｓｗｖ， ｓｗｄ］＝ｓｗｔ２（Ｘ， １， ＇ ｄｂ１＇ ）； ［ｓｗａ１， ｓｗｄ１， ｓｗｈ１， ｓｗｖ１］＝ｓｗｔ２（ｓｗａ， １， ＇ ｄｂ１＇ ）； （ ４） 水印图像延拓分解函数 ｙ＿ｆｅｎｊｉｅ（）， 对水印图像进 行 一 次小波分解。 （ ５） 嵌入水印的实现 Ｉｆ～ｉｓｅｍｐｔｙ（ｆ２） ｆ＝［］； ｈ１＝ｆｉｇｕｒｅ＿２（＇ 正在嵌入水印．．．＇ ）； ｓｅｔ（ｈａｎｄｌｅｓ．ｆｉｇｕｒｅ１， ＇ ｐｏｉｎｔｅｒ＇ ， ＇ ｗａｔｃｈ＇ ）； ｉｆ ｓｉｚｅ（Ｘ， １）￣ ＝ｓｉｚｅ（ｙ， １） ｜ ｓｉｚｅ（Ｘ， ２）￣ ＝ｓｉｚｅ（ｙ， ２） ｙ＝ｙ＿ｆｅｎｊｉｅ（ｙ＿ｙｕａｎｓｈｉ）；
