基于Matlab图像数字水印算法的研究
时间：2021-04-02 08:03:35 来源：达达文档网 本文已影响 人 
图像数字水印算法是一种水印处理技术，其算法合理性直接影响水印不可见性、鲁捧性、信噪比，研究算法的最终目的在于尽可能的保障不可见性、增强鲁捧性，提高信噪比，以降低水印对原图像感官像素的影响，提高其抵御攻击能力。本次研究基于Matlab这款数字处理软件，可实现的主要算法包括小波变换算法、Corpulent变换算法、邻域均值算法，等。本文以软件构造一种基于人类视觉模型理论的自适应水印算法，并进行性能测试，结果显示其不可见性优越，相较于Corpulent变换算法鲁棒性更高，抗剪切、缩放、滤波等常规攻击能力较强，与邻域均值算法性能基本相当。
【关键词】Matlab 图像数字水印 算法研究
互联网技术飞速发展，在方便人们生活工作的同时，也带来了许多新问题，其中版权问题较为突出。图像数字水印是一种保护数字多媒体产品版权的重要技术，被嵌入信息起到一种密码效果，不可查或不可见，但通过专业的载体，算法可以进行分辨，该技术为知识产权保护提供了重要途径。Matlab是一款美产商业数字软件，应用十分广泛，本次研究基于Matlab软件概述图像数字水印算法。
1 Matlab中的图像处理函数
Matlab作为一款商用数字软件，功能强大，计算机语言强大，含有FFT、DCT、DWT等多种数字处理基本变换函数，处理速度快、算法简便。可处理包括.bmp/、.hdf、.jpeg等目前广泛使用的图像格式。数字水印算法一直是水印算法领域研究热点。Matlab下数字水印与其它数字水印并无明显差异，通过特定的水印嵌入算法，实现对原数字图像加载水印，或对各种图像进行处理，运用数字水印检测算法对水印的可靠性等综合性能进行评估，一般通过外界攻击进行测试。
2 Matlab下图像数字水印算法的实现
以下就Matlab软件构造一种基于人类视觉模型理论的自适应水印算法，并以Matlab软件测试其性能。
2.1 水印信息的构造
水印信息构造是水印算法的基础，本文以离散小波变换函数，将目标区域图像分为三级多分辨率结构。DWI系数为四分数结构，每个层级小波系数均可在上下层级中找到对应点。1级：小波系分辨率2×2pixel块，2级为4×4pixel，3级为8×8pixel……。构造水印数列：将其命名为W（k），其为以上三级pixel块经密码函数变换而来。
2.2 水印嵌入
2.3 仿真实验
运用Matlab图像数字处理软件，进行水印算法仿真检测。取图像200个样本，严格按照以上介绍的水印嵌入步骤，选择中阶区域为水印序列，而后设置相关参数，载体大小为512×512，调节因子a、β分别为12.0、0.32，以Matlab图像数字相关功能进行水印嵌入，利用其自带测试软件检测不可见性，效果良好，肉眼不可见。以JPEG格式存储，分别进行剪切、滤波、缩放等常规处理，并进行水印序列检测，结果显示：50%压缩，NC=0.93；10%椒盐噪声处理，NC=0.90；3×3滤波，NC=0.95；50%缩放，NC=0.85；30%剪切，NC=0.63。而常用的Corpulent变换算法，经相同攻击后NC分别为0.89、0.88、0.89、0.73、0.23，劣于本文算法。
3 小结
数字水印算法一直是水印算法领域研究热点，随着印刷技术、计算机技术的不断发展，相关研究不断深入，涉及领域愈加宽广，开始涉及仿生学、生物、视觉模拟等领域，即给数字水印算法研究提供了新思路，也带来了新的调整。本次研究中，所用的离散小波变换函数在数字水印领域应用较广，但仍存在易破解、鲁棒性欠佳等缺陷。本文基于Matlab软件，结合人类视觉模拟理念，引入开关函数，以筛选更符合人类视觉需要的嵌入强度，结果显示新的算法嵌入水印不可见性非常优越，对缩放、压缩、中值滤波等常规攻击抵御能力较好，对剪切也具有一定的抵御能力，这与引入的离散小波变换函数有关，应注意的限于人类视觉模型固有缺陷，该算法抵御旋转等视角变换类攻击能力不足，相关研究有待进一步深入。
参考文献
[1]潘禄生.基于小波包分解的数字水印算法[J].计算机安全，2011（4）：21-24.
[2]杏宾.数字水印技术及应用研究[D].电子科技大学，2009：34-36.
[3]王佳欣，文政颍.不可见性与鲁棒性的彩色素质水印算法[J].计算机仿真，2014，31（3）：266-267.
[4]赵刚，张晶，方旺盛.基于小波包变换和人类视觉系统的数字水印算法研究[J].井冈山大学学报，2014，35（2）：45-47.
[5]雷芸，孙泽锐，王晓云.一种抗剪切信心隐藏算法[J].微电子学与计算机，2014，31（2）：132-135.
作者单位
武汉理工大学 信息工程学院 湖北省武汉市 430070
