数字水印在数据安全保护中的应用实践与优化
发布时间：2023-02-14 14:22:07 所属栏目：服务器 来源：互联网
导读：关键字：数字水印；信息安全；加密技术；信息隐藏。 1. 数字水印技术概念和基本特征 数字水印（Digital Watermark）技术是指用信号处理的方法通过一定算法在数字化的多媒体数据中嵌入隐蔽的标志性信息(比如数码相片中添加拍摄者信息，在数字影碟中添加公司标
|
5.2 小波变换 离散小波变换是一种良好的时频分析工具，能够反映信号的局域时频特性，在图像处理中，能够在小波变换域同时选择频域位置和空间位置，这种时频选择能力对于数字水印技术有重要帮助。对于图像数字水印技术而言，要兼顾数字水印的安全性和隐蔽性，通过同时选择适当的空间位置和频域位置就能达到这个目的，而小波变换提供了这种能力。由于小波基的构造和滤波器涉及相联系，因此离散小波变换系数的计算由滤波和亚抽样联合表示。单层一维小波分解和合成过程如图5-1，其中为使用尺度的分解结果中的低频系数，HP和LP为滤波器组，和为使用尺度的分解结果。 图5-1：单层一维小波分解与合成 对数字图像做二维耳机小波分解，得到多分辨和多子带分解结果，如图5-2所示。其中和(n=1,2)为对角子频带，(n=1,2)为高频子频带，为低频子频带，还可以作进一步分解。 图5-2 图像二级小波分解 5.3 构造初始模版 在该方案中，用模板表示数字水印像素。模板是一个3x3矩阵，分为初始模板、嵌入模板、和提取模板。嵌入模板那和提取模板由预先设计的构造得到，其具有以下特点： (1)：模板矩阵中元素有两个值：+1和-1，嵌入水印时，这两个值被替换为宿主图像邻域中由最大值和最小值确定的值； (2)：模板中元素的均值近似于0，以此减少对宿主图像视觉效果的影响，实验采用3x3的初始模板。如果5-3所示。 5-3 初始模板 数字水印方案在小波变换域中嵌入和提取数字水印，数字水印嵌入过程兼顾鲁棒性和隐蔽性。在本文中采用两级小波变换，在方差较小、能量分布较均匀的二级对角分量中嵌入数字水印。在第二级分两种嵌入数字水印，能够减小小波去噪处理的影响。具体实验中使用宿主图像为256级灰度图像，数字水印图像为二值图像。这里选择将数字水印嵌入宿主图片的中间位置，以避免被边缘裁剪破坏。 5.4 数字水印嵌入过程： 令表示数字水印。嵌入水印时，以不重叠的方式在小波变换域二级对角分量上移动嵌入模板，在与大小相同的区域嵌入信息。根据数字水印中像素值非0即1的特点，当的像素值为1时，在的对应块中执行嵌入操作，当像素为0时不进行嵌入，移动到下一个不重叠区域进行判断，并重复以上操作。嵌入数字水印的完整过程如下： 建立初始模板，满足以上特点。 对宿主图像进行两级小波变换。选取耳机对角分量。 求出中最大系数值max()和最小系数值min()，计算dif= max()- min()。dif用于修改初始模板建立嵌入模板，它使嵌入信息的方差大于其他信息，避免提取数字水印时的干扰，提高数字水印的鲁棒性。 计算的长度length()和宽度width()，的长度length(w)和宽度width(w)，然后得到中的初始嵌入位置(start_x,start_y)： start_x = length() – length(w) x length()/2 start_x = width () – width (w) x width()/2 对数字水印进行逐点测试，如果当前中像素的值为1，则执行模板嵌入；若为0，则不执行，并移动到中下一个像素重复上面的过程。的初始点是(0,0)，中的初始点为(start_x,start_y)，中的点(I,j)对应中中心点为(start_x+I x n，start_y+j x n)的块 嵌入模块时，首先计算出的平均值mean()，然后根据mean()、dif和建立嵌入模板，如图5-4所示： 5-4 数字水印提取过程： 在空域提取数字水印是华东邻域操作的相关性计算过程，这个计算过程类似于卷积计算，因此提取数字水印时不需要知道嵌入位置，只需要初始模板，这对抵抗同步攻击有着重要意义，数字水印提取的具体步骤如下。 对嵌入数字水印后的宿主体香进行两级小波变换，并提取出第二级的对焦分量; 求得中元素得最大值max()、最小值min()和均值mean()； 根据max()、min()和建立拉取模板，即用max()替换初始模板中的+1，用max()替换初始模板中的-1。和嵌入过程一样也有一个参数par_d，par_d=par_e，用于调节提取模板。 求得的长度length()和宽度width(),的长度length()和宽度width()； 计算出延拓长度plength = length()+length()-1和延拓宽度pwidth= width()+ width ()-1，对和进行延拓，矩阵拓展部分补0，得到和； 对和进行快速傅里叶变换得到F()和F()； 计算F() x F()，这里的x代表矩阵中对应元素相乘，得到和这两个矩阵大小相同的结果矩阵R； 对R进行傅里叶反变换，得到空间域相关性计算的结果矩阵; 由得到max()和min()，计算=()/max()，其中为归一化结果，其元素值域为[0,1] 使用门限处理，提取出数字水印。 步骤10中的门限是一个可调节参数，范围是(0,1)，其最优值和宿主图像内容特性相关，通过试验确定其最优值，得到更优水印提取效果。 （编辑：甘南站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
