分形壓縮在數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用研究

陳 亮

(長(zhǎng)春科技學(xué)院，長(zhǎng)春 130600)

分形壓縮在數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用研究

陳 亮

(長(zhǎng)春科技學(xué)院，長(zhǎng)春 130600)

從數(shù)字水印的發(fā)展情況看，數(shù)字水印技術(shù)中的信息隱藏技術(shù)是目前研究的重點(diǎn)內(nèi)容。分形壓縮與數(shù)字水印技術(shù)中的隱藏方法基本類似，主要針對(duì)分形壓縮在數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)分析，希望可以為數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展提供一定的參考。

分形壓縮；數(shù)字水印；應(yīng)用

數(shù)字水印技術(shù)將版權(quán)信息合理地融入數(shù)字產(chǎn)品中，并在對(duì)數(shù)字產(chǎn)品進(jìn)行版權(quán)認(rèn)證時(shí)可以將其提取出來，進(jìn)而保證了數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)分形壓縮。

1 數(shù)字水印技術(shù)特點(diǎn)

1.1 安全性

要保證數(shù)字水印信息是安全有效并且難以偽造和篡改的，此外，還要保證數(shù)字水印的誤檢測(cè)率控制在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。如果數(shù)字水印信息的原內(nèi)容出現(xiàn)變化的話，那么就要求數(shù)字水印也要發(fā)生相應(yīng)的變化，只有這樣才能保證原始數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。此外，數(shù)字水印對(duì)重復(fù)性添加性質(zhì)的抵抗性也是非常明顯的。

1.2 隱蔽性

數(shù)字水印的隱蔽性也是其最大特點(diǎn)，它可以在不知不覺中使用，最重要的是不會(huì)影響保護(hù)數(shù)據(jù)的正常使用，且數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量也不會(huì)受到影響，極大提升了數(shù)字水印的整體質(zhì)量。

1.3 魯棒性

魯棒性主要是指數(shù)據(jù)信息在經(jīng)過多重信號(hào)處理后，數(shù)字水印還能夠保持部分完整性并且不會(huì)影響信息鑒別。在信號(hào)處理的過程中有可能出現(xiàn)包括信道噪聲、位移及尺度等變化，當(dāng)數(shù)據(jù)內(nèi)容發(fā)生改變時(shí)，要求水印信息也要與之對(duì)應(yīng)而發(fā)生改變，只有這樣才能鑒別出原始數(shù)據(jù)是否存在篡改現(xiàn)象。數(shù)字水印結(jié)構(gòu)具體如圖1所示。

圖1 數(shù)字水印結(jié)構(gòu)Fig.1 Digital watermarking structure

1.4 水印容量

數(shù)字水印容量主要是指載體在還沒有發(fā)生任何形變的情況下融入可嵌入水印信息，并要求嵌入的水印信息一定要表示多媒體內(nèi)容所有者的相關(guān)信息，這樣對(duì)解決版權(quán)糾紛問題是非常有好處的，可以有效保護(hù)數(shù)字產(chǎn)權(quán)合法擁有者的相關(guān)利益，尤其是隱蔽通信領(lǐng)域的特殊性質(zhì)對(duì)水印的容量需求是非常大的。

2 水印核心技術(shù)

2.1 抗衰減技術(shù)

對(duì)于數(shù)字水印技術(shù)的運(yùn)用來說，從數(shù)字圖像到成品印刷品，需要技術(shù)人員操作的步驟非常多，從制版到印刷，這其中涵蓋了很多工序，數(shù)字水印的相關(guān)特征也會(huì)在各個(gè)工序上進(jìn)行消耗，從而導(dǎo)致數(shù)字水印特征衰減。為了保證數(shù)字水印在最終印刷品上有足夠的信號(hào)強(qiáng)度，在數(shù)字水印嵌入軟件生產(chǎn)水印信息時(shí)就應(yīng)充分考慮信號(hào)強(qiáng)度問題，這樣不管經(jīng)過多少道工序，都不會(huì)影響信號(hào)的強(qiáng)弱，使其始終能夠被技術(shù)人員讀取，且具有較高穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 水印防復(fù)制技術(shù)

當(dāng)仿冒者得到含有數(shù)字水印的印刷包裝后，為了謀求更大的經(jīng)濟(jì)利益，會(huì)采用各種方法來復(fù)制數(shù)字水印，一般選擇的方法是用較高精度的數(shù)字掃描儀對(duì)其進(jìn)行掃描，從而獲得數(shù)字水印信息。為防止數(shù)字水印信息被不法分子復(fù)制利用，技術(shù)人員在數(shù)字水印嵌入軟件隱藏水印信息時(shí)會(huì)運(yùn)用色譜當(dāng)量來給定算法，這種算法能夠保證仿冒者在調(diào)配工藝性原圖色彩時(shí)，無法更改和復(fù)制色譜當(dāng)量，進(jìn)而無法復(fù)制水印。

2.3 數(shù)字水印檢驗(yàn)機(jī)

數(shù)字水印檢驗(yàn)機(jī)可以從根本上消除因人為因素而產(chǎn)生的各種不利影響，進(jìn)而達(dá)到提高檢驗(yàn)速度的目的，且數(shù)字水印檢驗(yàn)機(jī)還增強(qiáng)了隱蔽信息的安全性，它還可以與紫外、磁條等已經(jīng)成熟的防偽檢驗(yàn)設(shè)計(jì)組成多重的防偽系統(tǒng)，讓偽造人員無從下手，進(jìn)而全面提升了數(shù)字水印的安全性和可靠性。

3 分形壓縮技術(shù)

這一技術(shù)手段主要運(yùn)用分形圖像的自相似性，對(duì)原始圖像進(jìn)行壓縮編碼和解碼的全過程。分形壓縮技術(shù)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在其解壓縮的過程是非常迅速的，速度優(yōu)于一般的解壓方式。但是分形壓縮技術(shù)的缺點(diǎn)也非常明顯，分形壓縮技術(shù)在運(yùn)用時(shí)，需要查找圖形內(nèi)自相似部分，這一部分需要花費(fèi)大量的時(shí)間，使得壓縮的時(shí)間過長(zhǎng)，超出了預(yù)定的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)人員習(xí)慣把這種壓縮算法叫作不對(duì)稱壓縮算法，之所以會(huì)有這種叫法，主要是因?yàn)檫@種技術(shù)方法的壓縮實(shí)踐過程導(dǎo)致分形壓縮沒有與實(shí)時(shí)壓縮相對(duì)應(yīng)。但是對(duì)于某些領(lǐng)域而言，分形壓縮的用處還是非常明顯的，比如文件下載，視頻文件在下載時(shí)只需要解壓時(shí)間快的應(yīng)用就可以，這時(shí)分形壓縮技術(shù)的重要性就充分地體現(xiàn)出來。一般的分形壓縮算法的壓縮比例是50∶1，這種基于小波變換的壓縮算法與JPEG的算法基本類似，但是高壓縮比的分形壓縮算法要比JPEG的解壓質(zhì)量更好一些。

4 分形壓縮在數(shù)字水印中的應(yīng)用

分形壓縮可以將一副大的圖像進(jìn)行壓縮處理。例如，一個(gè)256*256像素的灰度圖像，需要65536B的存儲(chǔ)空間去存儲(chǔ)，而經(jīng)過分形壓縮后，僅需要3939B的存儲(chǔ)空間就可以在數(shù)字圖像中嵌入水印信號(hào)，將原始水印信號(hào)進(jìn)行分形壓縮，然后再將水印信號(hào)的分形碼引入數(shù)字圖像中。而原本就已經(jīng)具備水印原始信號(hào)的，技術(shù)人員可以將水印信息以成倍的方式融入數(shù)字水印中，也就是說，數(shù)字圖像中只有一個(gè)水印信號(hào)，而現(xiàn)在又多了一個(gè)備份信號(hào)，即便局部的水印信號(hào)被惡意篡改了，技術(shù)人員還是可以通過其他的備份信息對(duì)其進(jìn)行還原處理，使得整個(gè)數(shù)字水印的數(shù)據(jù)信息安全性得到了極大的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)數(shù)字水印技術(shù)及分形壓縮的特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述，并對(duì)分形壓縮在數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。分形壓縮在數(shù)字水印技術(shù)中的應(yīng)用極大地提升了數(shù)字水印中數(shù)據(jù)信息的安全性，減少了數(shù)字水印信息被篡改的現(xiàn)象，有效提升了數(shù)字水印數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定性和安全性，為我國(guó)數(shù)字水印技術(shù)的發(fā)展提供了有效的技術(shù)幫助和參考。

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Fractalcompressionindigitalwatermarkingtechnology

CHEN Liang

(Changchun Institute of Technology, Changchun 130600, China)

Fractal compression and digital watermarking techniques are basically similar to the hidden methods, and the application of fractal compression in digital watermarking technology was analyzed, hoping to provide a reference for its development.

Fractal compression; Digital watermarking; Application

TP309.7

A

1674-8646(2017)20-0050-02

2017-07-11

陳亮(1987-)，男，哈爾濱學(xué)院學(xué)士，延邊大學(xué)在讀碩士研究生，助教。