基于分形和HVS的小波域數(shù)字圖像水印算法.pdf

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1、學(xué)術(shù)探討?基金項目基于分形和HVS的小波域數(shù)字圖像水印算法張波王宇欣李天穎楊樹國（青島科技大學(xué)數(shù)理學(xué)院，山東青島266100）[摘要]針對數(shù)字圖像版權(quán)的保護(hù)，本文提出了一種基于分形的小波域數(shù)字圖像水印算法。首先將載體圖像進(jìn)行Haar小波變換，將小波系數(shù)樹分為同方向小波樹，并在同方向小波樹中構(gòu)造域子樹和值子樹，通過分形匹配將域子樹分為嵌入域子樹和非嵌入域子樹，然后在嵌入域子樹中加入水印。在水印嵌入時，只嵌入部分水印信息來減少水印的嵌入量，同時運(yùn)用人類視覺系統(tǒng)HVS模型控制水印嵌入的強(qiáng)度，保證其不可見的同時最大限度增強(qiáng)了其魯棒性并實現(xiàn)了水印的盲提取。

2、[關(guān)鍵詞]小波變換；分形；人類視覺系統(tǒng)；數(shù)字盲水?。霍敯粜灾袌D分類號：TP309.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-6609(2016)07-0005-04水印嵌入時并沒有嵌入全部水印信息，減少了嵌入到載體圖1引言像中的水印信息量，既能使水印的不可見性得到很好的提隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)的日益普及，數(shù)字產(chǎn)品高，又能保證在圖像受到各種干擾時水印可以得到較好的保的發(fā)布和獲取變得越來越容易，人們可以通過網(wǎng)絡(luò)輕而易舉存，增強(qiáng)了水印的魯棒性和安全性。地得到他人的數(shù)字產(chǎn)品，甚至可以在未經(jīng)作者同意的情況下2水印信號處理[6]對他人的數(shù)字產(chǎn)品進(jìn)行修改和再傳

3、輸?shù)?，這必將對原創(chuàng)作品當(dāng)采用的水印信號為一副圖像時，為了增強(qiáng)其安全性，的版權(quán)和所有權(quán)構(gòu)成巨大的威脅，因此數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)可用Arnold變換對其進(jìn)行置亂。置亂的目的是將圖像水印問題是一個非常緊迫的課題。變得雜亂無章，使別人在不知道變換過程的情況下，不能獲數(shù)字水印是能夠保護(hù)信息安全、實現(xiàn)防偽溯源和保護(hù)版得水印，從而提高水印的安全性。Arnold變換為：權(quán)的一種有效辦法。從載體上看，可分為圖像水印、音頻水éx'ùé11ùéxù印、視頻水印、文本水印等。從水印的嵌入位置上看，可以分êú=êúêú(modN)（1）?y'??12??y?為時（空）域水印

4、、頻域水印、時/頻域水印和時間/尺度域水印式中右端(x，y)T為原始圖像水印點(diǎn)的坐標(biāo)，左端(x’，y’)T等。對于圖像來說，空域水印就是通過直接修改圖像的灰度為變換后的坐標(biāo)，圖像水印大小為N×N，其迭代過程如下：值來嵌入水印[1]。頻域水印就是先對載體圖像做某種變換，Pn+1=APn(modn);Pn=(x,y)T,n=0,1,2,?(2)x,yx,yx,y然后通過修改其變換系數(shù)來嵌入水印[2]。目前比較流行的是式中n代表迭代的次數(shù)。因為N×N個像素所能表現(xiàn)的小波域內(nèi)數(shù)字水印算法，但小波域的水印算法抵抗各種仿射圖像是有限的，所以迭代過程呈周期性T

5、，變換T次之后又會變換攻擊的能力比較差[3,4]，而基于分形圖像壓縮算法能夠較[5]還原成原始水印。好地抵抗仿射變換攻擊；由于圖像經(jīng)過小波變換后的系數(shù)具有很好的相似性，而分形可以充分利用圖像的自相似性，3同方向小波樹及小波域內(nèi)人類視覺系統(tǒng)模型所以小波變換與分形技術(shù)相結(jié)合，可以優(yōu)勢互補(bǔ)，取長補(bǔ)3.1同方向小波樹短。據(jù)此，本文提出了一種基于分形的小波域水印算法，將對一幅給定的圖像，利用Haar小波變換對其進(jìn)行分解，分形技術(shù)和小波變換二者有機(jī)結(jié)合，同時利用人類視覺系統(tǒng)構(gòu)建小波樹。同方向小波樹是由同一方向、不同分辨率且具來控制水印嵌入的強(qiáng)度，以增強(qiáng)水印的

6、不可見性。本算法在有相同的相對空間位置的高頻小波系數(shù)構(gòu)成的樹狀結(jié)構(gòu)，如——————————————作者簡介：張波，男，河南開封人，學(xué)士，研究方向：數(shù)學(xué)建模和數(shù)字水印?；痦椖浚荷綎|省高等學(xué)?？蒲杏媱濏椖?，項目編號：J13LN34；山東省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目，項目編號：2015GGX101020；青島市科技發(fā)展計劃項目，項目編號：KJZD-13-27-JCH；2016年青島科技大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，項目編號：201606001。-5-學(xué)術(shù)探討?基金項目圖1所示（以三級小波分解為例），各方向子帶中白色方塊組ì1.00ifl=0?成的樹狀結(jié)構(gòu)即為

7、同方向小波樹。小波分解后的高頻小波ì2ifθ=1?0.32ifl=1A(l,θ)=í×í(3)系數(shù)被分成三類同方向小波樹：水平方向低頻和垂直方向高?1otherwise?0.16ifl=2??0.10ifl=3頻的小波樹；水平方向高頻和垂直方向低頻的小波樹；水平式中，B(l,i,j)反映了人眼對不同亮度區(qū)域的噪聲敏感度和垂直方向均含高頻的小波樹。不同（亮度掩蓋效應(yīng)），其計算公式為：13éiùéjùB(l,i,j)=1+S3(1+ê3-lú,1+ê3-lú)（4）256?2??2?式中，C(l,i,j)反映了人眼對紋理復(fù)雜的區(qū)域的噪聲不敏感（紋理掩

8、蓋效應(yīng)），其計算公式為：23-l211éjùC(l,i,j)=1θ(y+i,x+)∑k∑∑∑êSk+1kkúk=016θ=0x=0y=0