基于数字水印提取方法的多媒体著作版权保护.pdf

doi:10.3963/j.issn.1674-606.2015.03.028
基于数字水印提取方法的多媒体著作版权保护
肖芳,张帆
(武汉理工大学华夏学院,武汉430223)
摘要:论文在论述小波变换理论相关概念、水印图像的选择方法、水印的置乱预处理的基础上,介绍了通过提取
已嵌入的数字水印图像,来判断多媒体著作版权是否被侵害。
关键词:数字水印;小波变换;图像置乱
Multimedia Products Copyright Protection Based on Collect Method
of Digital Watermarking
XIAO Fang, ZHANG Fan
(Iluaxia College, Wuhan University of Technology, Wuhan 30223, China
Abstract: The wavelet transform, the select of the watermarking information and the image scramble were dis
cussed in this paper. And the collect method was mainly proposed to show that the multimedia products was attacked
or protected
Key words: digital watermarking; wavelet transform; image scramble
随着信息技术和计算机网络的飞速发展,人们通过互联网能便利地获取多媒体信息,但是侵权盗版活动
也越来越多。数字水印技术为保护多媒体著作的著作版权和它们的合法使用提供了一种新的解决手段リ
数字水印可以防止电子出版物、音频、視频、动画、图像产品的被侵权、盗版和随意算改,已成为当今的热门技
术。该文重点介绍已嵌人的数字水印图像的提取技术2,。通过提取出的图像与原始图像的相似程度,可
判断该多媒体制品受到侵权盗版与否。
基于数字水印提取方法的多媒体制品版权保护措施
基于数字水印提取方法的多媒体制品版权保护措施如下:1)要求水印提取方法算法具有不可见性(该文
介绍的提取水印方法)不可见性对JPEG压缩、噪声,剪切,滤波和旋转及常见的各种对宿主图像攻击,才具
有抗干扰的较高鲁棒性;2)对水印图像置乱变换的置乱预处理相关参数加上密钥、保密:3)对水印图像的小
波分解重构的位置矩阵,相应小波分解级数与小波系数矩阵保密,而不让任何攻击者知晓;4)水印的嵌入强
度x,y值要≤0.5。否则减弱提取水印算法的不可见性:5)提取水印图像可以在 Matlab R2009b本台上进
行,并采用归一化相关系数法来定量分析所提取的水印与原始宿主图像的相似度,如果不相似,说明该多媒
体制品受到侵权和盗版,见图1。
收稿日期:2015-0
作者简介:肖芳(1981-),讲师.E-mail:37060637cq.com
2原始宿主图像的小波分解与重构
2.1原始宿主图像的小波分解
图像小波分解是将原始图像分割成不同的窗口面积,其窗口面积随时间变化。不同时问有不同的空问
分郑率、频率特性(高低频率)和方向特性(水平方向、垂直方向)的子图像。使这种小面积(小波)对水印信息
具有自适应性,小波可以用小波基函数Y()来表达。小波分解实质是分别对图像数据的行(水平方向)和列
(垂直方向)体一维(一个方向)的小波变换?。图像数据的每一级小波分解,总是将上一级纸顺(L-Low)数
扰抗划分成更精细的高频数据( H-high)数据,如图2所示。
建界
2015年第36卷第3期
2.3图像小波分解级数的选定
在小波域的嵌人和提取水印中,需要对所选图像进行多级小波分解出嵌入的低频通近子图,如L2,
L3。通过嵌人小波图像低频系数算法,把水印图像嵌人到小波分解后的低频重要系数的位置上。这种低
顺重要系数是通过低通滤波器Lo-D得到的此系数的幅值,随分解级数的增加,将以近似2的倍数增长,嵌
入水印的强度也以2的倍数增加,可增弘水印的抗干扰鲁棒性,所以分解级数不能太少,但太多,会引起图像
边界失真。
3图像置乱技术在数字水印图像的应用
3.1图像置乱的含义
?像置乱技术是一种加密技术,是运用一定的规则打乱图像中的像素位置或颜色,使之变成一幅杂乱
无章的图像,以达到使非法攻击、盗劫图像的人无法辨认出原始图像的目的。数字水印技术通过置乱来去除
水印图像中像素之间的相关性,并分散比特的分布,使水印呈现出类似白噪声的特性。水印技术需要重点关
注:1)置乱效果,如何达到最佳置乱目标;2)置乱时间:3)消除置乱复原提取水印图像的效果。论文采用文
献[6的置乱 Armold变换算法,这种算法简便,置乱效果显著
2水印图像的 Armold置乱变换算法
Armold变换( Cat mapping)俗称猫脸变换是V、O、 Armold在遍历论中提出的一种混纯系统。其定义
如下6
x,y∈(0,1
式中,(x,y)是像素在图像中的坐标,(xr,y')是 Armold変换后,该像素在新图像中的坐标,N是该图像矩阵
的阶数,即图像的大小,一般取正方形,为256X256,图像的像素点位置按公式(1)进行移动?由、x,y変成x
y,得到一个相对原始图像更混乱的图像,即进行了该图像的一次置乱,迭代次数为1,通常应进行多次置乱
处理,以达到满意的置乱效果,达到该图像的初步隐癒,对迭代次数提供密钥,増强水印的安全性。
3.3 Armold变换图像的周期性
图像的 Armold变换是将图像的像素重新排列,迭代到一定次数时,此图像人会恢复成原始水印图像,
失去置乱作用,所以 Armold变换具有周期性,变换周期值T与图像的阶数(大小)N有关。F、O、 Dyson和
H、Falk给出了对图像阶数N>2, Armold变换的周期√N≤的结论。文献[7给出了表1值.
表1不同图像阶数(大小)对应 Armold变换的周期T值
345678910
3050?64…10
128·…256…?592
T3431012861230
12
150)48…15
190384
3.4置乱程度的度量一置乱度
Armold变换选取图像局部像素方差来度量置乱程度,求出置乱度P,求法如下
1)先将图像I(i,j)划分为ル个K×K的子块In(,i)
2)计算每个分子块的灰度均值Hn,H
k xk
3)计算图像方差2
k.
(In(i·j
1)求图像像素方差==a
于是可求出图像置乱前的ag和置乱后的anew
5)图像的置乱度P=ow/oiw,它与置乱的选代次数有关。
以下以ー个水印图像大小为30×30为例的。将其分成5×5大小的子块,共分成6X6=36个子块,对
应不同的迭代次数的 Armold变换,可以求出对应的置乱度值,参见表2。