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在信息商业化的今天,为了减少成本,获得更大的商业利润,数字产品的侵权行为时有发生。数字水印技术为知识产权的保护提供了支持。产品检测,交易追踪,版权保护等一系列的操作都可以由数字水印技术提供保证。数字图像水印是数字水印技术中最为关注的一个方向。在不可见水印技术中,水印对于水印图像的不可见性决定了水印图像的质量,也是判断水印算法成熟度的一个标准。水印不可见性越高,水印图像的质量也就越好。
本文在研究数字图像水印的基础上,改进Langelaar等提出的能量差分算法,提出了基于能量调制的图像数字水印算法(即数字图像能量比值算法),该方法指出,在嵌入水印时,将图像分成若干个8×8像素模块,对图像做DCT变换,每16个模块为一个正方形区域,每个区域分为上下两部分,计算这两部分的高频能量的比值K,根据所需要嵌入水印的值(0或1),相应的调整对应部分的高频系数,使得K为某些固定值;在提取水印的过程中,同样计算每个正方形区域上下部分的高频能量比值K’,并将正向坐标轴分为三个实数区间,这三个区间对应的比特水印信息为:1,0,1。判断K’的归属区间,即可相应的提取出水印。本文在仿真实验中,将本文所提算法与Langelaar等所提数字图像能量差值算法效果进行对比,结果显示,能量比值算法在保持水印鲁棒性的同时,提高了水印的不可见性。
此外,本文也研究了能量调制算法在FFT域上的性能,即对所有的8×8像素模块进行FFT变换。实验发现,对数字图像做FFT变换后,嵌入水印,其不可见性效果不如在DCT域上的应用,具体情况根据原始图像的纹理复杂度有所不同。而提取水印时,由于算法所采用的区间判断法以及比特流的BCH编码原因,所提取水印的误码率依旧非常低。为了弥补DCT域能量比值算法应用在FFT域上的不足,本文提出了改进的FFT域能量比值水印算法,该算法并非直接将8×8模块中的所有高频系数做修改,而是利用伪随机同步发生器产生的序列和需要嵌入的水印信息,相应的修改8×8模块中的某些高频系数,嵌入水印后水印图像质量比利用原始的FFT域能量比值算法获得的水印图像质量高,前者的PSNR高于后者的PSNR大约8dB。而对水印图像进行攻击后,改进的FFT域能量比值算法所提取出的水印,其误码率并没有明显的增大。
总体来说,本文所提水印算法在DCT域对于提高水印不可见性有着明显的效果,根据该算法改进后的算法运用在FFT域上也可以在保证水印图像质量的前提下,维持攻击后水印图像的水印提取误码率在一个较低的水平。