基于最优小波包变换和离散余弦变换的灰度图像水印算法 the algorithm of gray image watermark based on best wavelet packet and discrete cosine transform.pdfVIP

第14卷第l期 电路与系统学报 V01．14NO．1 2009年2月 JOURNALoFCIRCUITSANDSYSTEMS 2009 FebnIary， 文章编号：l∞7—0249(2009)OI一0097一05 基于最优小波包变换和离散余弦变换的灰度图像水印算法· 许慧， 谭阳红， 孙磊， 龙伯华 (湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙4l0082) 对水印图像进行置乱，并将置乱结果进行分块，对宿主图像进行最优小波包分解，然后修改低频子带系数来嵌入水印 信息。嵌入前，利用离散余弦变换去除低频子带相邻系数的相关性后嵌入经过同样处理的置乱水印子块。实验表明该 算法在抵抗噪声、滤波、旋转剪切等攻击下有比较好的鲁棒性。 关键词。小波包变换；离散余弦变换；数字水印 中图分类号tTP39l 文献标识码·A 1 前言 近年来，图像数字水印技术的研究取得了很大进展，涌现出大量的水印嵌入算法【l】。基于小波变 压缩标准等特点，得到了普遍关注【l’2】。 小波包作为小波技术的新发展，已开始进入各个应用领域【l】。小波包弥补了小波未能分解高频子 带的缺陷，在数字水印的应用上极大地拓展了水印信息的嵌入空间，它比小波提供了更灵活、更适合 于图像时频特性的分解方式13】。因此，小波包数字水印技术也越来越多地受到人们的关注【l】。目前， 以随机序列和二值图像作为水印，出现了多种小波包水印嵌入技术，如文献【1，4～8】，得到了比传统小 波方法更稳健的水印。但以信息量丰富的灰度图像作为水印的算法非常少，当前小波包域的水印技术 主要研究的是随机序列和二值图像水印。与传统的随机序列和二值图像水印相比，灰度图像水印无论 从信息量、直观性、可感知性、可辨识性还是必威体育官网网址性等方面都具有更大的优势。 本文从加强水印信息的可感知性和丰富信息量出发，打破传统的随机序列和二值图像水印的局限 性，采用较大的灰度级图像作为水印，并充分利用小波包变换灵活的图像时频分解特性和DCT变换良 好的能量压缩和去相关能力，研究二者结合的水印嵌入算法。为了增加水印的安全性，对原水印进行 了置乱预处理和分块二重加密。 2 水印的嵌入 水印嵌入前，先对水印进行置乱预处理，消除水印图像中各像素之间的相关性，提高水印算法对 图像剪切处理的鲁棒性。本文针对研究的水印图像是二维灰度图像，采用二重置乱算法进行加密处理， 换次数作为密钥保存。进一步地，将一幅完整的水印图像进行分割，分成四个子块。分割方式有多种， 如简单的均分；抽取奇行奇列、偶行偶列；隔行抽取；隔多抽取等，将分割方式作为密钥保存起来。 这样，进一步增强了抗攻击能力。具体来说，嵌入步骤如下： 择文献【1l】中经过比较论证的适合水印技术的daubechies9／7小波基。 (2)使用熵优化算法来选择小波包最优基，这里的“熵”最优树的代价函数选择的是对数能量熵， +收藕日期。2007．07．02修订日期：2007一08．26 高等学校新世纪优秀人才支持计划(NcE’r．04．0767) 万方数据 电路与系统学报 第14卷 ％(”)=∑logp，12，按照文献【12】的方法采用自底向上的规则有哪些信誉好的足球投注网站最优基。 f 安全性。然后把置乱的水印图像分割成四个子块，对每一个子块进行一层小波包分解，得到16个结点 子图。实验中水印图像大小是128×128的灰 度图像，信息量远远大于大多数文献中的二 值水印图像和小的灰度水印图像所包含的信 息量。原水印图像和分解置乱后的水印图像 如图l(a)、(b)、(c)所示。 (4)将最优小波包变换后的原始宿主图 (a)原始水印 (b)多次Am。ld变换(。)多次b。kc，映射 像的低频4个子图进行32×32的分块DCT 图l原始水印、Amold变换结果及baker映射置乱结果 变换，这样得到16个DCT子图块，同时将 小波包变换后的水印子块进行