基于小波变换及数字水印算法研究

基于小波变换的数字水印算法研究 摘要:现在，随着计算机网络的飞速发展和多媒体技术的广泛应用，人们可以非常方便的从网络上获取多媒体产品。因此，数字多媒体的信息安全，版权保护问题就成为迫切需要解决的重要问题。此时数字水印技术应运而生，随着研究工作的不断深入,应用领域也在不断的扩大。因此，对数字水印技术的研究不但又重大的理论意义，更有非常重要的使用意义。数字图像水印算法种类繁多，本文主要研究基于小波变换的数字水印算法。关键词：数字水印、小波变换、算法研究The Research on Digital Watermarking Algorithm Based on Wavelet Transform.Abstract:Nowadays, with the rapidly development of the network and widely application of the multimedia technology, people could get multimedia product through Internet conveniently. Thus, digital multimedia security and copyright protection become an urgent problem to be solved. Watermarking technology was brought up on this background at this time. Its application field spread widely with a huge amount of research development.So the study of watermarking technology is meaningful not only in the theory field, but also in application filed. There are many kinds of algorithms on watermarking technology, and this article mainly discusses the research on digital watermarking algorithm based on wavelet transform.Keywords: Digital Watermarking; Wavelet Transform; Algorithms1.数字水印技术数字水印技术是通过一定的算法将一些标识信息(即数字水印）直接嵌入数字载体（包括图像、音频、文档、软件）当中，但不影响原载体的欣赏价值和使用价值。被嵌入的信息通常是不可视的或不愿意察觉的，但是可以通过操作检测和提取。当发生版权纠纷时，可以通过算法提取来验证数字产品的归属权，确保所有者得合法利益。这对我们现如今处理知识产权问题非常的有帮助。数字水印技术可以从不同的角度进行分类。但按水印嵌入方式划分，可以将数字水印分为空间域水印和变换域水印。空间域嵌入算法是通过直接改变载体数据中的某些数据值来嵌入水印，该类算法常用的有 LSB 和扩展频谱两种。变换域嵌入算法首先将原始的图像或声音信号进行 DCT 或 DWT（离散小波变换） 、DFT 变换，在变换域上嵌入水印信息，然后再经反变换输出。本文主要研究离散小波变换在数字水印上的应用，小波变换域的上的数字水印兼具空域方法和DCT 变换域方法的优点，既有自适应性，又有鲁棒性的特点。2.数字水印的特征一般作为有使用价值的数字水印，具有以下几个特征:(1)不可觉察性：在大多数的水印中，要求观察者用肉眼观察不到或者用感觉器官感觉不到嵌入水印后含水印内容的变化，即人类视觉系统属性几乎不可辨别。(2)鲁棒性：水印图像难以被压缩或者是一般的图像处理等算法清除，即使被攻击后，仍能存在于多媒体技术中并可以被恢复和检测出来。(3)可证明性：指对嵌又水印信息的内容，可以通过水印检测器证明嵌入水印的存在。(4)安全性：嵌入的水印信息必须只有在授权的机构才能检测出来，非法用户不能判断水印是否存在，或者即使检测出水印，也不能获取或去除水印信息。3.数字水印的基本模型数字水印一般包括水印的嵌入、提取和检测过程。(1)数字水印的嵌入数字水印的嵌入过程就是将水印信号加载到数字图像中，通常包括水印信号预处理水印嵌入两个方面。考虑到水印的鲁棒性和安全性，通常对图像所有者或用户提供的水印信号要进行预处理。数字水印的嵌入阶段，嵌入算法的嵌入目标是使数字水印在不可见性和鲁棒性之间找到一个较好的折中。算法实现代码：x=imread('d.bmp');%读取水印图像imview(x);%显示水印图像[X,map]=rgb2ind(x,0.4);%将图像转化为索引图I=ind2gray(X,map);%将索引图转化为灰度图bw=im2bw(X,map,0.4);%将灰度图进行二值变换imview(bw)%显示嵌入的二值图[m1,m2]=size(bw);ch=m1*m2;bw=reshape(bw,1,ch);d=imread('hue.bmp');%载入宿主图imview(d);b=rgb2gray(d);%RGB 图像向灰度图像转换imview(b);%显示灰度宿主图D=im2double(b);%将图像数组转换为 double 型[m n]=size(D);[cA,cH,cV,cD]=dwt2(D,'db1');%二维小波变换[z v]=size(cD);w1=zeros(1,ch);hi=z*v;cD=reshape(cD,1,hi);e=1;for(i=1:hi) while(e<=ch)if(bw(e)==0);cD(i)=cD(i)+0.01;w1(e)=-1;e=e+1;end;endendcD=reshape(cD,z,v);B=idwt1(cA,cH,cV,cD,'db1');%二维小波重构imview(B);水印图像的原图：水印图像：宿主图片：嵌入水印后的图片：几乎看不到水印的存在(2)水印的提取和检测水印的提取和检测是从含有水印的图像中提取水印信号或者检测水印图像中是否有所加入的水印信号。水印提取是利用提取算法对待提取的含水印的图像进行运算，得到提取出的水印信号。水印检测是利用检测算法来检测图像中是否含有水印，而不是将水印信号提取出来，它只是衡量待检测的图像中是否存在预先嵌入的水印。[cA,cH,cV,cD]=dwt2(B,'db1');%小波变换bw1=zeros(1,m1*m2);[z v]=size(cD);hi=z*v;cD=reshape(cD,1,hi);e=1;for(i=1:hi)while(e<=ch)if(w1(e)==-1);cD(i)=cD(i)-0.01;e=e+1;end;endendbw1=reshape(cD,z,v);F=idwt(cA,cH,cD,'db1');imview(F);提取的水印图片：4.数字水印技术的应用和发展数字技术是近几年来发展的较好的一个研究领域，它与信息安全、信息隐藏、数据加密等均有密切关系。在大家越来越重视知识产权保护的今天，数字水印有着广阔的应用前景。与其他的嵌入技术不同的是数字水印的嵌入不会影响作品的外表美观。当作品被现实或转化为其它文件格式时水印不会消除。通过检查水印的变化部分可以获悉作品的那些部分曾经被攻击或者篡改过。现在数字水印技术在版权、多播系统监视、防拷贝控制、保密通信等领域有着很好的应用。但是随着水印技术的应用越来越广泛，水印技术的鲁棒性也要求越来越高，嵌入的水印和系统若无一致的标准和方法，很容易招到攻击。因此还需要更好的改进。[参考文献] [1]张秀英 基于小波变换的数字水印算法研究.2009(05)[2]夏辉 数字图像处理水印算法研究及其在防伪技术中的应用.2005[3]石培新;王颖 数字水印技术及其应用与发展.[J].[期刊论文]-微型机与应用 2004 年第 5 期[4]林瑞娟 小波域图像数字水印算法研究.2007(04)[5]陶锋 基于小波变换的数字图像水印算法研究 2007(06)[6]辛海涛 数字水印技术模型表示及其算法研究.[J].[期刊论文]-哈尔滨商业大学学报（自然科学版）2006 年 4 月第 22 卷第 2 期[7]陈明举 基于小波变换的数字图像水印算法研究.2007(5)