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基于小波变换的图像数字水印技术初步研究
王吉林曹瑞
(盐城工学院信息工程学院,江苏盐城 224051)
摘要:提出一种数字水印图像与载体图像小波分解子块进行能量比较,依
据能量比较结果将数字水印图像按比例替换分解子块的方法。在确定所要嵌入的
数字水印图像的强度同时也确保了嵌入的数字水印图像的不可见性,数字水印图
像被均匀地扩散到载体图像中,含有水印的载体图像在抗攻击方面表现出了较好
的鲁棒性。
关键词:数字水印; 数字图像; 小波变换;鲁棒性


与 Fourier 变换和 Gabor 变换相比,小波变换是空间(时间)和频率的局部
变换,因而能有效地从信号中提出信息。小波分析是时间-尺度分析和多分辨分
析的一种新技术,它在信号分析、语音处理、图像处理与识别、计算机视觉、数
据压缩和地震勘探等方面的研究取得了有科学意义和应用价值的成果。小波分析
主要研究函数的表示,即将函数分解为“基本函数”之和,而“基本函数”是由
一个小波函数经伸缩和平移而得到的,这个小波函数具有很好的局部性和光滑
性,使得通过分解系数刻画函数时,可以分析函数的局部性质和整体性质。
随着计算机网络技术和数字信号与信息处理技术的快速发展,使得图片、音
乐、电影和电视节目等音像产品在向着全数字化制作、存储和传播方向发展,同
时,数字产品的复制、修改和盗版变得越来越容易,如何保护产品著作权人的权
益成为制约音像等产品数字化发展的瓶颈。数字水印技术作为一种解决方法被提
出来。数字水印技术是指在数字产品中嵌入一定的数字信息(如图像、随机数字
等)用以证明产品的所属权,起到保护知识产权的作用。
1 图像数字水印的分类及特点
数字水印是利用数字图像中普遍存在的冗余数据与随机性把版权信息嵌入
在数字图像本身中,从而起到保护数字图像版权或者完整性的一种技术。
根据数字水印的嵌入结果可以分为可感知的数字水印与不可感知的数字水
印;根据数字水印的嵌入技术不同可以分为时空域数字水印与变换域数字水印,
目前人们普遍认为变换域数字水印有更好的稳健性,因此人们对数字水印的研究
相对集中于后者;根据数字水印检测过程可以分为盲水印与非盲水印;根据数字
水印的稳健性可以分为鲁棒水印与易损水印,通常鲁棒水印主要应用于版权保
护,而易损水印则用于数据的完整性保护;根据数字水印的载体可以分为文本数
字水印、图像数字水印、语音数字水印和视频数字水印;根据数字水印的用途可
以分为版权保护数字水印、图像认证数字水印、隐藏标识数字水印及防止复印数
字水印等。本文中研究的側重点是版权保护的图像数字水印。
在数字水印系统中,隐藏信息的丢失意味着版权信息的丢失,从而失去了版
权保护的功能,这样就意味着这一系统是失败的。因此数字水印技术必须具有较
强的稳健性、不可检测性、不可感知性、隐藏位置的安全性、无歧义性和计算有
效性等特点。
2 小波变换域数字水印实现流程
小波变换域数字水印的实现分为数字水印的嵌入、提出(检测)两部分,其
过程如图 1 和图 2。
数字水印
信息嵌入含水印
载体 DWT 算法 IDWT 载体
图 1 小波变换域数字水印嵌入的一般过程

图 2 中虚线部分表示数字水印检测时可以不需要原始