基于变换域的数字图像水印算法研究

• 作 者: 张颖
• 机 构: 湖南师范大学
• 出 处: 湖南师范大学
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 数字水印 Arnold变换 离散余弦变化 离散小波变换 图像水印

近年来，随着因特网的普及和应用，信息社会的全球化进程不断飞速前进，对数字产品版权保护的需求也日益迫切。数字水印技术已经成为用来解决数字多媒体中版权保护和内容认证的热门技术。
本文主要针对图像水印系统的算法进行研究，采用有意义的二值图像作为水印信号，利用变换域系数作为水印的载体，在不降低图像质量的前提下达到嵌入水印的目的。
文中首先研究了经典的空域水印算法。空域水印算法无需考虑到复杂的时频域变换过程，简单、高效，可嵌入信息量较大。但是对其实验仿真表明算法的抗攻击性不强，也就是鲁棒性比较差。在对图像进行压缩、滤波等基本处理后，基本上已经无法对水印进行正确的提取。
随后本文分别研究了基于DCT域和DWT域的两种图像水印方案。在DCT水印系统中，为了与常用的图像压缩标准JPEG兼容，进行了分块DCT变化，选择DCT系数的中低频系数作为嵌入的载体(出于不可觉察性和鲁棒性的考虑)。在DWT水印系统中，利用小波变换的多分辨率特性，同样选取能够容纳绝对值较大的水印信号的能量部分作为水印的载体，使得系统在保证鲁棒性的同时获得很好的不可觉察性。还引入了Arnold变换作为有意义信号的预处理，提高了水印算法的鲁棒性。所有的过程，包括嵌入、攻击、提取、验证均在MATLAB环境中进行模拟。实验证明经过常见的信号处理与JPEG压缩后，水印仍然可以被提取出来。相比较DCT系统，DWT水印系统可以实现水印的自适应嵌入。DWT的多分辨率特性可以将人眼视觉特性与图像的统计特性结合起来，为设计最优的水印系统提供了一种可能，具有更大的发展空间此外。此外，利用建立的水印模型对影响水印系统的各种因素，包括水印嵌入的位置、嵌入的强度，水印嵌入的空间对系统性能的影响进了全面的综合分析，为优化系统性能提出一定的可参考的建议。