基于动态分割的半脆弱水印算法

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1、基于动态分割的半脆弱水印算法研究车生兵，舒旭I中南林业科技大学计算机与信息工程学院，湖南长沙，410004）CheShengbing,ShuXu^CentralSouthUniversityofForestry&Technology,CollegeofComputerandInformationEngineering,HunanChangsha410004,China）摘要：在人眼亮度和纹理视觉特征的基础上，提出了一种图像区域分割方法和变换域系数量化公式，通过动态量化提高了载体图像的透明性和水印的抗攻击能力，并提出了一种新的逆小波变换后像素值的调整算了。算法的基

2、木思想是,通过置乱预处理待缺入水印信息，根据人眼对图像不同区域的敏感程度，选择用不同的量化步长恢入水印，并保存量化后原始图像系数与水印图像系数奇偶不吻合的位置。捉収水印吋，对载体图像系数进行量化，读取己保存的奇偶不吻合位査并对该位置的值取反，反査乱得到提取出的水印图像。实验表明，在嵌入最增人的情况下，算法的透明性和顽健性均高于目前的半脆弱水印算法。关键词：半脆弱水印；像素值调整；全局阈值分割；局部阈值分割1引言数字水印作为数字媒体版权保护的一种关键技术和解决手段，已经成为了商业界和学术界共同关注的热点⑴。近年来，图像数字水印技术的研究取得了很人进展，陆续提出了诸

3、如空域、变换域、压缩域、基于统计学、基于牛理模型等多种数字水印算法⑵。然而，相对于鲁棒型和脆弱型水卬，半脆弱型图像水印算法研究显得比较滞后⑶。已冇的半脆弱水印算法3】，存在着透切性较差、对某些常规信号处理不够鲁棒等缺陷。主要原因在于它们都使用某个固定的量化参数，没有考虑到不同图像的差別。文献［7］提出了一种基于人眼视觉系统的自适应水印算法，该算法利用了视觉系统的亮度掩蔽和纹理掩蔽特性，但并未考虑频域（例如：小波域）掩蔽特性对水印信号的影响叫文献［9］以人眼视觉特性为基础，利用人类视觉系统（HVS）的屏蔽特性和离散小波变换（DWT）良好的时空局部特性，在一定程度上

4、提高了水印的鲁棒性，但是对图像分割吋，只考虑纹理特征，忽略了图像的亮度特征这-重要因素，并且采用的分割阈值是一个静态的阈值，图像分割效果不是很合理。为此，本文根据人眼视觉特征，把亮度系数和纹理系数作为图像划分的两个重要因素，采用动态结合全局的图像纹理分割法，并根据人眼对图像亮度系数的皱感特征对图像进行区域划分，根据图像自身的系数特征求出量化公式，并对小波系数分块动态量化。2量化公式根据人眼视觉特征，人眼对不同亮度区域的视觉敏感性不同。通常情况下，（1）在亮度方而，人眼对中等亮度最为皱感，对比较暗的区域和高亮区域皱感度相对较低。⑵在纹理方面，人眼对高纹理区的敏感度

5、远比平滑区的敏感度低。因此，可以在高纹理并且亮度最不敏感的区域，增人其量化步长，以提高水印的抗攻击能力；在平滑并且亮度比较敏感的区域，减小其最化步长，以提高载体图像的透明性。根据这些特点，可以将原始图像分成三个区域：⑴亮度系数为低亮度或高亮度，并且是高纹理区域。⑵亮度系数为中等亮度，并R比较平滑区域，也就是说相邻系数间的变化比较小。⑶具余的低灰度或高灰度或高纹理区划分成第三个区域。选IRhaar小波为母函数，对图像做二维离散小波变换，得到的系数可以反应人眼的视觉特征。其中，低频系数反应亮度特征；水平细节系数LH,垂直细节系数HL以及对角细节系数HH反应图像的纹理

6、特征。可以利用这些系数特征对图像做一个比较合理的分割。2.1全局动态阈值的确定全局阈值法指利用全局信息对整幅图像求出最优分割阈值，其中，全局阈值法又可分为基于点的阈值法和某于区域的阈值法；局部阈值(动态阈值)法是把原始的整幅图像分为几个小的子图像，再对每个子图像应用全局阈值法分别求出最优分割阈值心⑵。阈值分割法的结果很人程度上依赖于阈值的选择，因此，该方法的关键是如何选择合适的阈值。利用全局阈值有可能把图像局部细节忽略，采用动态阈值较容易产生阴影和人为边界何。而动态阈值结合全局阈值的技术则可以明显改善分割效果。本文采用动态结合全局图像阈值分割方法，在一定程度上弥

7、补了上述两种方法的缺陷。动态结合全局图像阈值分割方法的基本步骤如下：(1)对图像小波变换，获取LH、HL、HH系数矩阵。⑵把LH、HL、HH系数矩阵相加，得到纹理系数矩阵VI。⑶求整幅图像LH、HL、HH系数之和，除以图像规模得到总体平均纹理V。⑷对纹理系数矩阵扫描，小于V的系数划分成一个区域并求这个区域的平均纹理值得到其中的一个全局阈值globalvl；同理大于V的系数划分到另一个区域并得到另一个全局阈值globalv2,显然globalv2>globalv1。⑸把纹理系数矩阵分成KxK块(本文収K=2),计算每一个KxK块的平均值，得到局部块系数平均矩阵U。

8、⑹用公式Nxglobal