基于人類視覺系統(tǒng)的小波域自適應(yīng)圖像水印算法研究.pdf

1、安全問題是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用中比較突出的問題，目前用于解決該問題的技術(shù)很多，其中的數(shù)字水印技術(shù)，尤其圖像數(shù)字水印技術(shù)，以在版權(quán)保護(hù)方面的獨(dú)特優(yōu)勢而引起人們的普遍重視，成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。它將數(shù)字、序列號、文字、圖像標(biāo)志等版權(quán)信息嵌入到多媒體數(shù)據(jù)中，用來跟蹤多媒體數(shù)據(jù)的發(fā)布和使用。數(shù)字水印的特殊應(yīng)用要求嵌入的水印信息不僅具有不可見性，并且針對不同的應(yīng)用要求水印應(yīng)該具有抵抗諸如JPEG壓縮、圖像增強(qiáng)處理、幾何變形等各種攻擊的魯棒性。

2、 人是評價(jià)圖像的主體，因此人類視覺系統(tǒng)(Human Visual System，HVS)理論對圖像數(shù)字水印技術(shù)顯得非常重要。充分利用HVS的視覺掩蔽特性，有助于設(shè)計(jì)出感知性能良好的數(shù)字水印算法。小波分析是目前國際上廣泛應(yīng)用的分析工具，具有良好的時(shí)頻分析特性，并且已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于圖像處理的各個(gè)領(lǐng)域。小波變換的低復(fù)雜度、空間-頻率局部化等特性，為提高水印算法的性能提供了條件。此外，由于小波變換的多分辨率分析特性與HVS特性的一致性，這對于

3、根據(jù)HVS選擇適當(dāng)?shù)乃∏度胛恢煤颓度霃?qiáng)度提供了很大的幫助。 首先，本文分析了數(shù)字水印的研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢。并從起源、基本原理、基本特征、分類、通用模型、性能評估指標(biāo)和經(jīng)典算法等幾方面對數(shù)字水印進(jìn)行了概述。 其次，簡要介紹了小波變換的定義、小波變換的性質(zhì)、二維圖像小波分解、及小波理論在數(shù)字水印中的應(yīng)用。 再次，介紹了HVS的基本結(jié)構(gòu)和特征，概述了現(xiàn)有的恰可察覺差異(Just Noti

4、ceable Difference，JND)模型，并根據(jù)水印嵌入對象不同對其進(jìn)行了分類；隨后，分析了現(xiàn)有JND模型的特點(diǎn)和存在的問題，定義了新的基于小波域的亮度掩蔽函數(shù)和紋理特征函數(shù)，確定了它們各自的權(quán)重，提出了新的JND模型。 最后，根據(jù)新的JND模型，本文提出了兩種基于小波變換的自適應(yīng)數(shù)字圖像水印算法。第一種算法是基于小波系數(shù)的自適應(yīng)數(shù)字水印算法。該算法用有意義的二值圖像水印來替代隨機(jī)序列，先將水印通過Amold置亂加密后再

5、全部嵌入到垂直子帶系數(shù)中。該算法利用了本文提出的新JND模型對水印嵌入強(qiáng)度做自適應(yīng)調(diào)節(jié)以增強(qiáng)水印的魯棒性和保證水印的不可見性。第二種算法是基于小波系數(shù)塊的自適應(yīng)雙重水印算法。該算法在利用小波變換將原始載體圖像分解成四個(gè)小波頻帶后，將一個(gè)有意義圖像水印和一個(gè)偽隨機(jī)序列(本文分別稱為識別水印和確認(rèn)水印)通過不同的方式嵌入到不同的頻帶中。為增強(qiáng)算法的安全性和不可見性，先對識別水印進(jìn)行Amold置亂，再利用本文提出的新JND模型計(jì)算每一個(gè)小波系