基于Matlab圖像數字水印算法的研究

徐淼

圖像數字水印算法是一種水印處理技術，其算法合理性直接影響水印不可見性、魯捧性、信噪比，研究算法的最終目的在于盡可能的保障不可見性、增強魯捧性，提高信噪比，以降低水印對原圖像感官像素的影響，提高其抵御攻擊能力。本次研究基于Matlab這款數字處理軟件，可實現的主要算法包括小波變換算法、Corpulent變換算法、鄰域均值算法，等。本文以軟件構造一種基于人類視覺模型理論的自適應水印算法，并進行性能測試，結果顯示其不可見性優越，相較于Corpulent變換算法魯棒性更高，抗剪切、縮放、濾波等常規攻擊能力較強，與鄰域均值算法性能基本相當。【關鍵詞】Matlab 圖像數字水印 算法研究

互聯網技術飛速發展，在方便人們生活工作的同時，也帶來了許多新問題，其中版權問題較為突出。圖像數字水印是一種保護數字多媒體產品版權的重要技術，被嵌入信息起到一種密碼效果，不可查或不可見，但通過專業的載體，算法可以進行分辨，該技術為知識產權保護提供了重要途徑。Matlab是一款美產商業數字軟件，應用十分廣泛，本次研究基于Matlab軟件概述圖像數字水印算法。

1 Matlab中的圖像處理函數

Matlab作為一款商用數字軟件，功能強大，計算機語言強大，含有FFT、DCT、DWT等多種數字處理基本變換函數，處理速度快、算法簡便。可處理包括.bmp/、.hdf、.jpeg等目前廣泛使用的圖像格式。數字水印算法一直是水印算法領域研究熱點。Matlab下數字水印與其它數字水印并無明顯差異，通過特定的水印嵌入算法，實現對原數字圖像加載水印，或對各種圖像進行處理，運用數字水印檢測算法對水印的可靠性等綜合性能進行評估，一般通過外界攻擊進行測試。

2 Matlab下圖像數字水印算法的實現

以下就Matlab軟件構造一種基于人類視覺模型理論的自適應水印算法，并以Matlab軟件測試其性能。

2.1 水印信息的構造

2.3 仿真實驗

運用Matlab圖像數字處理軟件，進行水印算法仿真檢測。取圖像200個樣本，嚴格按照以上介紹的水印嵌入步驟，選擇中階區域為水印序列，而后設置相關參數，載體大小為512×512，調節因子a、β分別為12.0、0.32，以Matlab圖像數字相關功能進行水印嵌入，利用其自帶測試軟件檢測不可見性，效果良好，肉眼不可見。以JPEG格式存儲，分別進行剪切、濾波、縮放等常規處理，并進行水印序列檢測，結果顯示：50%壓縮，NC=0.93；10%椒鹽噪聲處理，NC=0.90；3×3濾波，NC=0.95；50%縮放，NC=0.85；30%剪切，NC=0.63。而常用的Corpulent變換算法，經相同攻擊后NC分別為0.89、0.88、0.89、0.73、0.23，劣于本文算法。

3 小結

數字水印算法一直是水印算法領域研究熱點，隨著印刷技術、計算機技術的不斷發展，相關研究不斷深入，涉及領域愈加寬廣，開始涉及仿生學、生物、視覺模擬等領域，即給數字水印算法研究提供了新思路，也帶來了新的調整。本次研究中，所用的離散小波變換函數在數字水印領域應用較廣，但仍存在易破解、魯棒性欠佳等缺陷。本文基于Matlab軟件，結合人類視覺模擬理念，引入開關函數，以篩選更符合人類視覺需要的嵌入強度，結果顯示新的算法嵌入水印不可見性非常優越，對縮放、壓縮、中值濾波等常規攻擊抵御能力較好，對剪切也具有一定的抵御能力，這與引入的離散小波變換函數有關，應注意的限于人類視覺模型固有缺陷，該算法抵御旋轉等視角變換類攻擊能力不足，相關研究有待進一步深入。

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作者單位

武漢理工大學 信息工程學院 湖北省武漢市 430070endprint