基于小波变换的数字水印技术

基于小波变换数字水印技术
摘要: 伴随多媒体技术与互连网技术快速发展, 基于数字水印技术电子多媒体作品版权保护问题已成为信息科学领域研究热点, 所以数字水印技术作为一个有效多媒体版权保护技术受到越来越多关注。

文章着重介绍数字水印技术发展背景、特点和小波变换理论。

关键词: 数字水印小波变换数字图像水印算法
数字水印技术是20世纪90年代出现一门崭新技术, 经过在数字产品中嵌入可感知或不可感知信息证实数字产品全部权或检验数字内容原始性。

数字水印是用于处理知识产权保护问题、最含有潜力多学科交叉技术, 自1993年提出以来发展十分快速, 已经受到国际学术界和企业界高度关注。

一、数字水印概念
所谓数字水印技术, 就是将一个特殊标志信息（伪序列或可识别图案文字）嵌入数字媒体, 用以辨识数据版权、正当使用者, 从而认证或控制数据使用。

而利用数字水印进行多媒体信息认证则是利用人类知觉系统冗余, 在不影响数字媒体感官（视或听）质量前提下, 将与媒体内容相关或不相关标志信息作为水印直接嵌入媒体内容中。

这一过程并不影
响原始多媒体数据可用性, 在检验盗版行为时, 能够从含水印多媒体数据中提取出相关信息, 用以证实数字产品版权, 指证盗版行为。

除此之外, 数字水印还在真伪判别、隐蔽通信、标志隐含、电子身份认证等方面含相关键应用价值。

二、数字水印种类
现在数字水印技术大致上可分为空域和变换域水印两大类。

空域数字水印是经过改变空域像素灰度值来嵌入水印信息, 如LSB（least Significant bits）嵌入。

变换域数字水印则是将载体图像变换到变换域, 经过改变变换域系数来嵌入水印, 如DCT（discrete cosine transform）域嵌入。

当嵌入水印信息比较多时, 通常变换域水印要优于空域水印算法。

小波分析理论和方法是从Fourier分析演变而来。

小波变换以牺牲部分频域定位性能来取得时? D频局部性折中, 其不仅能提供较正确时域定位, 而且能提供较正确频域定位。

我们所面对真实物理信号, 更多地表现出非平稳特征, 而小波变换恰恰是处理非平稳信号有力工具。

三、小波变换定义
小波变换指是将某个基础小波或者是母小波函数进行位移到b点后, 在不一样尺度a情况下, 和需要分析信号作内积。

其中基础小波函数是满足基础条件平方可积函数。

所以, 函数经过平移和伸缩以后能够得到函数公式, （a≠0）, 其中a、b代表实数, a表示是伸缩性因子或者是尺度因子,
在实际工程中尺度因子不能小于0; b代表是平移性因子, b数值正负均能够。

当在设置为有限能量信号时, 小波变换定义为和小波函数之间内积, 其中a、b代表是连续性变量。

依据S.Mallat塔式分解算法, 原始图像在经过小波分解处理以后, 分割成了垂直方向、低频步骤、对角线方向和水平方向这四个频带, 而低频步骤还能够继续分解。

四、一个基于小波数字图像水印算法
1.水印嵌入算法原理: ①分别读取原始图像和二值水印图像; ②对分块进行DWT变换, 具体用Haar小波函数对原图像进行一维离散小波变换分解, 得到4组系数矩阵, 分别为近似小波低频系数cA、水平细节高频系数cH、垂直细节高频系数cV和对角线细节高频系数cD。

这4组矩阵分别结构出原始图像近似图像和细节图像; ③将水印信号嵌入小波低频系数中。

对低频系数保护比对高频系数要好, 所以, 水印信号分量嵌入DWT域低频系数含有足够稳健性; ④将嵌入水印图像块进行IDWT逆小波变换重构图像, 再转换成Uint8类型, 获含水印图像。

2.水印提取算法原理: ①读取嵌入水印后图像并进行一级Haar小波变换; ②读入原宿主图像并进行一级Haar小波变换; ③对分块进行DWT变换; ④对嵌入水印图像分块提取水印; ⑤将水印重新排序, 并将提取四幅水印相加, 得到最终提取水印。

五、结语
多媒体信息安全之中数字水印技术建设, 相当关键, 正如上文所分析到, 伴随目前信息技术和计算机技术不停向前发展, 不少行业开始本身转型, 不停迈向自动化和数字化发展方向。

总而言之, 本文系统地分析了目前现代化数字水印技术基础情况和技术发展过程之中关键问题, 并从实际情况出发深入探讨了以后应该关键研究和处理问题。

参考文件:
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