基于小波变换的图像数字水印算法研究

辛晨李亚娟陈欢欢

（河北工程技术高等专科学校计算机系，河北沧州061000）

【摘要】数字水印优化问题是一门有效的多媒体版权保护技术。提出了彩色图像中嵌入水印和提取水印的优化算法。利用人眼视觉系统特性，根据不同频段不同颜色层对应的加权系数，选择合适加载强度，保证嵌入水印和提取水印有较好的鲁棒性。同时算法还有较好的不可见性和稳定性。

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关键词 数字水印；小波变换；视觉系统

0引言

随着互联网的发展和普及，数字水印技术作为一门热门技术得到和很大的关注和长足的发展。互联网传播和共享资源方便快捷，但是版权问题也凸显出来。数字水印能在数字资源上加盖“版权印章”，给作者版权证明。数字水印技术发展的道路上，小波变换一直是一个重要的研究方向。特别是在图像嵌入水印上，很多中小波变换的算法是当前不可或缺的方法。

1水印嵌入算法思路

数字图像绝大部分是基于RGB的彩色图像，本文的水印嵌入思路是先对RGB三色分离，然后分别进行小波变换，各颜色层分别得到小波系数。水印进行相应的RGB三色分离和小波变换，这样把各颜色层的系数进行对应的嵌入，也有利于后面的水印检测步骤。水印嵌入后，对得到的图像系数重构，得到完成的图像。

2小波变换

对于图像这种稳定的二维数字信号经过一次小波变换后，被分解成4个子带，三个高频子带分别是LH1、HL1和HH1，一个低频子带LL1。低频子带LL1进一步小波变换分解成下一级4个子带LH2、HL2、HH2和LL2，图1为图像3级小波变换示意图。

一级小波变换后，对低频子带LL1进行二级变换，然后再对二级低频自带LL2进行三级变换，以此类推多级变换，产生多个自带。特点如下：小波图像各个子带跟别对应了原图像在不同分辨率下的细节以及一个由小波变换分解级数决定的最小尺度、最小分辨率下对原图像的最佳逼近；最低频子带LL3体现了原图主要内容数据；小波图像各个高频子带分别对应水平方向和竖直方向主要的文理轮廓信息。

哈尔小波变换是一种基本的小波变换。基于哈尔小波函数可以对信号的高频和低频进行分析。定义哈尔函数φ(x)如式（1）。

其中，r(g,b)A(i,j)表示的是低频段信息在多次分解后得到的主要信息i，j一维系数值，并且取值R：G：B=2：1：4。

3数字水印提取

数字水印的提取是嵌入过程的逆过程。先对含有水印的图像进行RGB三色分离，分别得到RGB三个图层中的图像矩阵系数，然后对RGB三个图像矩阵系数分别进行2级小波变换，得到相应的逼近系数。同时对原图像进行三色分离和小波变换，也分别得到RGB三个图层中的图像小波系数。对小波系数提取算法提取，再分别反变换，分别得到R通道的水印图像1，从G通道取出的水印图像2，从B通道中提取的水印图像3，然后三幅水印图像重新融合，得到最佳效果的水印图像。

4结论

本文提出了一种基于人眼视觉特性的小波变换数字水印算法，该算法从人眼视觉特性出发，从RGB不同层特性，不同频段特性取样。找出合适取样算法，保证更好的鲁棒性，稳定性以及可用性。当然，本算法还有值得改进的地方，比如如何提高自适应性，如何更充分利用人类视觉系统模型来嵌入高强度水印能量。

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参考文献

［１］边杏宾.数字水印技术及应用研究[D].电子科技大学,2009.

［2］李继容,曾爱国.基于小波变换的彩色图像数字水印算法[J].计算机仿真,2011(5).

［3］刘利田,常建平．一种基于HVS的彩色图像水印算法[J].计算机工程,2007(24).

［责任编辑：汤静］