第三章 圖像數字水印的方案

3.1 圖像數字水印的技術方案

在數據庫中存儲在國際互聯網上傳輸的水印圖像一般會被壓縮，有時達到很高的壓

縮比。因此，數字水印算法所面臨的第一個考驗就是壓縮。JPEG和EZW(Embedded Zero-Tree Wavelet)壓縮是最常見的兩種壓縮方法。JPEG是基于離散余弦變換域的壓縮方法，而EZW是基于小波變換域的壓縮方法。前人的研究證明采用與壓縮算法相同的變換域水印方法，對于壓縮的穩健性較強。因此，我研究圖像文件水印算法主要集中在變換域算法及利用人眼視覺特性上。

數字水印的嵌入要求即要考慮視覺透明性，又要保證嵌入水印后圖像的穩健性，這

兩個方面存在著矛盾。保證視覺透明性，就要將水印嵌入到人眼不敏感區，也就是嵌入到圖像的高頻分量中。而多數圖像處理方法對于圖像高頻部分的損壞程度較高，如有損壓縮、高頻濾波等。水印很容易在經歷圖像處理的過程中丟失。這樣，則無法保證圖像數字水印的穩健性。如果要獲得很好的穩健性，數字水印應加在人眼敏感的低頻部分，圖像的大部分能量集中在低頻部分，如果對于低頻部分進行處理，水印固然會失去，而圖像也沒有了利用價值，然而，水印的嵌入會對圖像的質量有非常大的影響，這又無法保證視覺透明性。

數字水印算法的實現基本分為三個部分：宿主圖像的變換，水印的嵌入和水印的檢

測，分別描述如下。

3.2 基于DCT域的圖像數字水印技術

離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)屬于正交變換圖像編碼方法中的一種。正交變換圖像編碼始于1968年。當時安德魯斯(Andrews)等人發現大多數自然圖像的高頻分量相對幅度較低，可完全舍棄或者只用少數碼字編碼，提出不對圖像本身編碼，只對其二維傅立葉(DFT)系數進行編碼和傳輸。但DFT是一種正交變換，運算量很大，常常使實時處理發生困難，第二年他們就用Walsh-Hadamard變換(WHT)取代DFT可以使運算量明顯減少，這是因為WHT變換只有加減法而無需乘法。但是更有意義的是離散余弦變換和離散正旋變換的出現，它們具有快速算法，精確度高。其中最重要的是1974年提出的DCT，因為其變換矩陣的基向量很近似于托伯利茲矩陣的特征向量，而托伯利茲矩陣又體現了人類語言及圖像信號的相關性。因此，DCT常常被認為是語音與圖像信號變換的準最佳變換。

圖像是二維的，所以在研究時主要用到二維DCT，以及二維IDCT來對圖像進行處理。

總結

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