一种鲁棒的图像水印算法

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1、华中科技大学硕士学位论文感知性可以分为两类：可见水印和不可感知水印。可见水印的只要目的是明确标识版权，防止非法使用。不可感知水印针对的是不同媒介，意味着水印的存在不会引起人类各种感官的注意，从而最大程度地保留数字作品的价值。1.2.3数字水印技术的发展近年来，数字水印技术研究取得了很大的进步，数字水印嵌入算法是数字水印技术的关键。一方面，数字水印可以认为是在一个强背景信号上叠加了一个弱信号，并利用人类视觉的局限性来设计算法；另一方面，由于水印嵌入过程可以认为是一种通信过程，因此，人们在设计水印算法的时候借鉴了许多通信系统领域内的处理方法。在具体

2、应用时，大多采用了空间域和变换域的实现方法。图像水印技术是目前研究最为成熟的水印技术，这类方法对JPEG(JointPhotographicExpertsGroup)压缩具有较好的鲁棒性。其原理是利用图像像素的统计特性来存储信息，一类方法是把图像像素分成两个集合，通过修改两个集合的均值[3]差来嵌入水印。利用人类视觉系统的特性，Macq等人提出了一种使用伪装和调制的水印方法，使嵌入的水印信号更加适应于载体图像。Chen等人提出了一种基于量化索引调制而不是扩频调制的水印嵌入方法。此外空间域水印还可以通过修改图像的集合特征和利用分形图像编码来实现。

3、为了抵制几何失真和平移、旋转、缩放等产生的异步问题，Kutter提出了一种空间域2D幅度调制水印，利用空间相关性来对图像中的重要区域进行鲁棒性的定位和分割并嵌入水印，水印的提取可根据定位信息恢复几何失真后的加水印区域，从而实现水印检测的同步。相对于空间域水印，变换域水印通常具有更多的优点。Koch等人首先提出了基于离散余弦变换域的水印算法，通过修改由伪随机选定的中频系数对的差值来嵌入水印。由于它与JPEG压缩的特性兼容，且在修改DCT系数的同时考虑到了JPEG[4]压缩量化矩阵，因而可以有效地改善水印对有损压缩的鲁棒性。Swanson等人提出利

4、用频域伪装技术来改善DCT域水印的性能。Tao等人提出一种自适应DCT域水印技术，把图像子块按照噪声敏感特性分为六类，每一类嵌入不同强度的水印。4华中科技大学硕士学位论文实验结果表明，嵌入的水印能够抵制压缩质量因子低至5％的JPEG压缩以及峰值信噪比为22.1的随机噪声。Cox等人首先提出将水印嵌入到图像感知最重要的区域[5]中，其思想是要破坏水印必然要破坏图像的重要内容。为了得到水印鲁棒性和不可感知性的最佳折中，人们逐渐认识到利用视觉生理模型的重要性。Podilchuk等人提出了一种基于感知模型的变换域图像自适应方案，用临界可见误差JND(J

5、ustNoticeableDifference)来确定水印的最大嵌入能量。Piva等人描述了另外一种基于人类视觉系统的DCT域水印伪装技术。Hernandez等人结合视觉模型提出了一种DCT域上的盲水印技术，对DCT系数统计建模并设计一种最大似然水印检测器。类似的水印技术还被引入到离散小波变换域中，利用小波变换的多分辨特性，嵌入的水印在不同分辨层上具有不同的鲁棒性和视觉特性。较之DCT变换，小波变换具有更好的能量集中特性，其良好的时-频分解特性更符合人类视觉系统的特点，因此被新的压缩标准，如MPEG-4和JPEG-2000所采用。Kundur等

6、人提出了一种基于多分辨信息融合的DWT域水印技术。数字水印技术作为一种新兴的技术，有着强大的生命力和巨大的商业潜能。但是像所有新起的技术一样，仍然面临着许多尚未解决的难题，如数字水印的鲁棒性、安全性的提高、密钥的使用、数字水印在视频和音频领域的应用等等。今后数字水印的主要发展方向体现在通过对现有的数字水印算法的研究，结合数字信号处理技术，寻找它们的关系，设计更好的算法；寻求同时满足不可见性、鲁棒性和经济约束的平衡点及提高水印容量等等。目前，尽管数字水印技术的面临着不少难题，但无法阻挡其迅猛发展的趋势，随着这门技术的日趋成熟，数字水印技术将有更为

7、广阔的应用前景。1.3论文的主要研究工作目前常见的图像数字水印技术研究大多都局限于一种或一类水印算法，而不同种类水印算法的抗攻击范围以及强度也各不相同，例如空间域水印算法难以达到变换域水印算法那样的抗压缩性能，而变换域水印算法也存在不及空间域水印算法的5华中科技大学硕士学位论文方面。由单纯的一种或一类水印算法构成的水印系统无法消除水印算法在应用中固有的缺陷。而将不同种类的水印算法应用于同一水印系统当中，就有可能充分利用多种水印算法的优势，从而增大水印系统的抗攻击强度和抗攻击范围。基于这一思想，本文将设计一种采用多种水印方式的水印系统，其中同时用

8、到空间域和变换域两类水印算法。通过把这两类算法应用于同一个水印系统，使它们在鲁棒性效果上优势互补，可在一定程度上扩大水印的的抗攻击范围。本文内容安排如