小波水印技術(shù)的“復(fù)合嵌入”問(wèn)題

摘 要要數(shù)字水印技術(shù)作為當(dāng)下數(shù)字作品的版權(quán)保護(hù)的有力手段，日益得到廣大研究者的重視。而水印技術(shù)的魯棒性即穩(wěn)定性是檢驗(yàn)水印技術(shù)是否實(shí)用可靠的根本要求，本文針對(duì)當(dāng)前該領(lǐng)域出現(xiàn)的“復(fù)合嵌入”問(wèn)題，以小波變換算法為例，驗(yàn)證了彩色圖像水印技術(shù)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字水印技術(shù) 復(fù)合嵌入 小波算法

侵權(quán)者為了混淆版權(quán)歸屬問(wèn)題可以通種手段在已經(jīng)嵌入水印的圖像中再次嵌入偽造的屬于其自己的版權(quán)保護(hù)信息，之后該侵權(quán)者聲稱(chēng)他擁有對(duì)該作品的版權(quán)，達(dá)到混淆版權(quán)的目的，這就是所謂的“protection deadlock”。為解決這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，本文提出“復(fù)合嵌入”概念。此部分的內(nèi)容屬于水印算法攻擊實(shí)驗(yàn)范疇，其主要目的在于驗(yàn)證水印算法的有效性。

1 小波算法的優(yōu)越性

數(shù)字水印的嵌入提取算法多種多樣，比如離散余弦變換、EVD變換、contour let域變換等等，從圖像處理的角度看，小波變換存在以下幾個(gè)優(yōu)越性：

（1）小波分解可以覆蓋整個(gè)頻域（提供了一個(gè)數(shù)學(xué)上完備的描述） 。

（2）小波變換通過(guò)選取合適的濾波器，可以極大的減小或去除所提取的不同特征之間的相關(guān)性。

（3）小波變換具有“變焦”特性，在低頻段可用高頻率分辨率和低時(shí)間分辨率（寬分析窗口），在高頻段可用低頻率分辨率和高時(shí)間分辨率（窄分析窗口） 。

2 彩色水印圖像的嵌入、提取、攻擊實(shí)例

仿真試驗(yàn)中原始圖像和水印圖像分別采用的是本地彩色圖像hmt.bmp（像素640*480）和 water.bmp（像素640*480），如圖1所示。

RGB彩色水印圖像的嵌入實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）分別對(duì)兩幅圖像進(jìn)行降維處理，提取各自的RGB值，將三維數(shù)組變成了三個(gè)獨(dú)立的二維數(shù)組并顯示。RGB彩色分量如圖2所示。部分程序如下：

RGB=imread（'hmt.bmp'，'bmp'）；

imshow（RGB（：，：，1））；

title（'r分量'）；

（2）利用多級(jí)二維小波分解函數(shù)Wavedec2（）對(duì)宿主圖像的RGB二維分量分別進(jìn)行2級(jí)小波分解，同樣對(duì)彩色水印圖像的RGB分量進(jìn)行1級(jí)小波分解。部分程序如下：

[Cr，Sr]=wavedec2（inputr，2，'haar'）；

[Cwr，Swr]=wavedec2（waterr，1，'haar'）；

（3）設(shè)定三個(gè)水印圖像的RGB分量的嵌入系數(shù)，利用線(xiàn)性嵌入規(guī)則將水印圖像分量分別嵌入宿主圖像的數(shù)組之中。部分程序如下：

Cr（1：size（Cwr，2）/16）=...

Cr（1：size（Cwr，2）/16）+r*Cwr（1：size（Cwr，2）/16）；

（4）利用函數(shù)WAVEREC2（）對(duì)嵌入后的RGB分量進(jìn)行小波系數(shù)重構(gòu)，得到新圖像的RGB分量。

（5）最后經(jīng)過(guò)RGB分量的再合成得到嵌入水印后的圖像。如圖3所示。部分程序如下temp=size（inputr）；

pic=zeros（temp（1），temp（2），3）；

fori=1：temp（1）；

for j=1：temp（2）；

pic（i，j，1）=inputr（i，j）；

pic（i，j，2）=inputg（i，j）；

pic（i，j，3）=inputb（i，j）；

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖，數(shù)字水印的嵌入結(jié)果證明：對(duì)于RGB模式的彩色圖像小波嵌入算法是可行的，嵌入水印信息之后圖像在視覺(jué)感官上無(wú)明顯變化。

3 復(fù)合水印的嵌入和提取實(shí)例

盜版者對(duì)已經(jīng)嵌入版權(quán)所有者水印信息（圖4右圖）的公開(kāi)圖像進(jìn)行復(fù)合嵌入，嵌入盜版者的水印信息，從而達(dá)到混淆版權(quán)的目的。于是真正水印信息能否有效提取直接關(guān)系到水印技術(shù)是否可靠。

3.1 二次水印的嵌入

本文將“水印二次.bmp”再次嵌入到“含水印一次的圖像.bmp”，得到“嵌入二次水印后的圖像.bmp”，如圖5所示。

3.2 二次水印的提取

為了驗(yàn)證經(jīng)過(guò)兩次嵌入不同的水印信息之后的圖像中是否仍可以提取初次水印，本人進(jìn)行了二次水印的提取。最后經(jīng)過(guò)從“嵌入二次水印后的圖像.bmp”中提取初次水印圖像依然是可行的，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

部分仿真程序如下：[Car，Sar]=WAVEDEC2（watermarked_imager，2，'haar'）；

[Calr，Salr]=WAVEDEC2（inputr，2，'haar'）；

（inputr=WAVEREC2（Car，Swr，'haar'）；

inputg=WAVEREC2（Cag，Swg，'haar'）；

inputb=WAVEREC2（Cab，Swb，'haar'）；

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提取的水印從視覺(jué)上是可以分辨的，足以證明初次水印信息的存在，從而驗(yàn)證了水印算法的有效性。針對(duì)數(shù)字水印技術(shù)的“復(fù)合嵌入”問(wèn)題，版權(quán)所有者所嵌入的原始水印是可以有效提取的，從而可以幫其驗(yàn)證所有權(quán)，所有權(quán)紛爭(zhēng)問(wèn)題是可以得到解決的。

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作者簡(jiǎn)介

黃明濤（1981-），男，山東省棲霞市人?，F(xiàn)為煙臺(tái)工貿(mào)技師學(xué)院講師。研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化。

作者單位

煙臺(tái)工貿(mào)技師學(xué)院 山東省煙臺(tái)市 264003