基于小波的免疫數字水印算法

文律 程俊

摘要：本文提出了一種基于小波域的免疫數字水印算法，詳細論述了該算法的水印嵌入、提取和抗攻擊過程，分析了嵌入深度對免疫性和自恢復性的影響，給出了免疫圖像和自恢復圖像在不同嵌入深度下峰值信噪比的對比曲線，得到了嵌入深度的最佳范圍。仿真結果驗證了該算法的有效性、免疫性、自恢復性和安全性。

關鍵詞：免疫水印；小波變換；嵌入深度

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）07-0175-03

Abstract：In this paper， an immune digital watermarking algorithm based on wavelet domain is proposed. The process of watermark embedding， extracting and resisting attack is discussed in detail. The influence of embedding depth on immunity and self-recovery is analyzed. The contrast curves of peak signal to noise ratio of immune image and self-recovery image under different embedding depth are given， and the optimum range of embedding depth is obtained. The simulation results verify the effectiveness， immunity， self-recovery and security of the algorithm.

Key words： Immune watermarking； Wavelet transform； Embedding depth

免疫數字水印是一種弱可逆數字水印。根據弱可逆水印的特點：嵌入水印的作品發生較大的失真，將變得沒有利用價值，也就失去了攻擊的意義；而授權用戶卻可以得到高還原度的原始圖像和嵌入的水印信息【1】。與傳統水印相比，免疫水印的優點在于其免疫性和自恢復性，能夠很好地應用到數字產品的宣傳推廣中。免疫水印的關鍵在于將破壞性水印以高嵌入深度植入原始圖像中，并生成補償矩陣，將得到的補償矩陣作為二次水印也嵌入載體【3】。本文提出了一種基于小波域的免疫數字水印算法。

1 算法分析

4 嵌入深度分析

傳統數字水印中對圖像的保真度要求較高，使得嵌入深度可選范圍較小，一般不超過0.05。而免疫數字水印可根據應用的需要來確定嵌入深度，嵌入范圍較大。圖12顯示了不同嵌入深度時的免疫圖像和恢復圖像的峰值信噪比。α<0.05時，含印圖像清晰，恢復圖像質量較好，屬于傳統水印。0.05<α<0.3時，恢復圖像的質量較好且含印圖像質量較低，保證了免疫性和自恢復性，是比較合適的嵌入深度范圍。α>0.3時，恢復圖像質量迅速下降，不能保證恢復出原始高清圖像。

本文提出了一種在小波域上的免疫數字水印算法，通過小波變換和嵌入系數來控制最后圖像的失真程度，并通過置亂加密來增加水印的安全性，保證只有合法的用戶才可以獲得精確的原始圖像，該方法具有天然的免疫性，能直接有效地保護數字產品。

參考文獻：

[1] 鈕心忻.信息隱藏與數字水印[M].北京郵電出版社，2004.

[2] 尹浩，林闖等.數字水印技術綜述[J].計算機研究與發展.2005，42（7）：1093-1099.

[3] 王也雋. 信息隱藏技術及其軍事應用[M]. 北京：國防工業出版社，2011

[4] 楊義先，鈕心忻.數字水印理論與技術[M].高等教育出版社，2006：1-5.

【通聯編輯：梁書】