基于AQIM的數(shù)字圖像水印技術(shù)的研究.pdf

1、電子計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，讓數(shù)字多媒體技術(shù)跨進(jìn)了一個全速擴(kuò)張的階段，使多媒體信息的傳播、復(fù)制和存儲變得簡單、容易和普及。無論是人類的物質(zhì)文化生活還是精神文化生活通過互聯(lián)網(wǎng)，都得到了極大的改善。人們可以很容易的從網(wǎng)上尋找自己需要的文件資料下載、篡改、存儲和傳播，這就出現(xiàn)了版權(quán)的侵權(quán)問題，從而引發(fā)了數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)保護(hù)問題和數(shù)字信息傳輸?shù)陌踩珕栴}。怎樣才能有效的保證信息安全和數(shù)字多媒體版權(quán)所有者的合法權(quán)益成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界共同關(guān)注和亟待解決的

2、重大問題。于是數(shù)字水印技術(shù)在這樣的背景下產(chǎn)生了。數(shù)字水印技術(shù)是將帶有版權(quán)的信息(如文本、圖像、視頻)，通過一定的算法，嵌入到原始載體信息中，當(dāng)出現(xiàn)版權(quán)糾紛時，通過提取其中的版權(quán)信息，也就是我們所講的水印信息，來維護(hù)版權(quán)所有者的權(quán)利。經(jīng)過多代研究人員的努力，現(xiàn)在已經(jīng)成為當(dāng)前保護(hù)數(shù)字產(chǎn)品版權(quán)的主要方式。本文在前人的研究基礎(chǔ)上，基于數(shù)字圖像水印，提出了一種基于AQIM的水印算法，并對算法進(jìn)行了仿真實驗和總結(jié)。本文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:<

3、br>　　首先對數(shù)字水印技術(shù)的基本原理、特性、分類和常見的攻擊進(jìn)行了簡單的闡述和歸納，對當(dāng)前簡單的經(jīng)常被采用的數(shù)字水印系統(tǒng)的性能評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了介紹和分析，并介紹了當(dāng)前數(shù)字水印技術(shù)的應(yīng)用范圍，為以后的水印技術(shù)的深入研究打下良好的理論基礎(chǔ)。
　　在數(shù)字水印的理論基礎(chǔ)上，本文介紹了數(shù)字水印兩種常用的算法即傳統(tǒng)的擴(kuò)頻算法(SS)和近些年發(fā)展的量化索引調(diào)制算法(QIM)，并著重介紹了本文要采用的量化索引調(diào)制算法，在此基礎(chǔ)上，提出了一種抗拷貝

4、攻擊的QIM算法。本算法首先從載體圖像中提取圖像的特征作為該圖像的數(shù)字簽名，然后在DCT域中，將圖像的數(shù)字簽名和水印信息一同嵌入到載體圖像的中低頻系數(shù)中。利用matlab對該算法進(jìn)行了仿真實驗，實驗結(jié)果表明該算法在很好的保持原始圖像的圖像質(zhì)量同時，對常見的中值濾波、剪切、亮度調(diào)整、椒鹽噪聲等攻擊具有良好的魯棒性，但對于高斯噪聲和JPEG壓縮攻擊表現(xiàn)不好，有待于改善。由于在嵌入水印的同時也嵌入了數(shù)字簽名，所以具有了很好的抗拷貝攻擊的效果。

5、本算法在量化的時候，采用了固定的量化步長，所以出現(xiàn)了對有些攻擊的魯棒性不是很好的結(jié)果，而且提取水印時，采用了明文檢測，這是本算法的一個局限點。
　　在量化索引調(diào)制(QIM)的基礎(chǔ)上，本文提出了自適應(yīng)量化索引調(diào)制(AQIM)的概念。
　　并進(jìn)一步提出了基于HVS模型的自適應(yīng)量化索引調(diào)制的算法。在介紹了HVS模型性質(zhì)后，參考了其亮度靈敏度和頻率靈敏度，將原始圖像的分塊 DCT直流系數(shù)的均值作為每一塊的量化步長，將水印信息嵌入到低

6、中頻系數(shù)中。DCT直流系數(shù)表征了圖像的大部分信息，當(dāng)嵌入位置發(fā)生變化時，可以根據(jù)每塊的亮度線性的調(diào)節(jié)量化步長，實現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)制。中低頻的選擇是每塊的頻率矩陣中數(shù)據(jù)在0-0.25之間的位置，恰巧就是DCT域按zig-zag排列的第2-15個數(shù)據(jù)。在檢測提取上，通過最小距離檢測法以及聯(lián)合判決法，從水印圖像中提取水印，實現(xiàn)了水印的盲提取。利用matlab對該算法進(jìn)行了仿真實驗，實驗結(jié)果表明該算法能夠不錯的保持原始圖像的視覺效果，而且對常見的攻擊

7、有很好的魯棒性。通過與其他文獻(xiàn)資料的對比，本算法在抗 JPEG壓縮和乘性亮度調(diào)整上有特別好的效果，對于其他的攻擊，如高斯噪聲、椒鹽噪聲、剪切、加性亮度調(diào)整，放縮上也比對比文獻(xiàn)有好的效果，但是在抵抗窗口中值濾波上，本算法的效果一般，在這一方面，本算法還有待于改善和進(jìn)一步的研究。
　　時下數(shù)字多媒體的發(fā)展速度已經(jīng)超出了人們的想象，所以給人們帶來的物質(zhì)和精神的優(yōu)越性是無法衡量的，但是同時也帶來了巨大的威脅。數(shù)字水印技術(shù)在保護(hù)創(chuàng)作者合法權(quán)

8、益上的壓力是巨大的。經(jīng)過這么多年的發(fā)展，數(shù)字水印技術(shù)已經(jīng)得到了學(xué)術(shù)界的認(rèn)可和極大的關(guān)注，并已經(jīng)取得了很多的成果。但是在水印技術(shù)發(fā)展的同時，對水印的攻擊也在不斷的升級，并產(chǎn)生新的攻擊，水印技術(shù)有很多亟待解決的問題以及沒有觸及到的研究課題。目前數(shù)字水印技術(shù)的評價與衡量標(biāo)準(zhǔn)尚不完善，如水印的嵌入、檢測/提取、水印的測試等等有缺少標(biāo)準(zhǔn)化的要求。數(shù)字水印的視覺評價僅僅是一個主觀的概念，沒有具體的定量分析。對于人類視覺系統(tǒng)和數(shù)字水印技術(shù)的評價上，應(yīng)