基于数字水印的图像压缩技术分析

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1、-基于数字水印的图像压缩技术分析摘要：随着多媒体技术在网络中的广泛传输应用，数字化产品的版权保护已被普遍关注。水印技术也早已成为图像、音频、视频等数字产品的有效版权保护技术。尤其是图像水印技术越来越成熟，首先介绍了数字水印技术，然后深入讨论了数字水印在图像压缩技术中的应用。关键词：水印技术；图像压缩；小波变换；dct；奇异值分解（sdv）0引言随着数字化技术和internet的不断发展，电子邮件、mp3、甚至支票等越来越多的数字产品让人们应接不暇。而计算机网络的发展给人们带来了极大的方便，人们使用网络进行数据文件的传输、存储等，而网络环境的复杂性、多变性以及网络系统的

2、脆弱性，带来了一系列安全问题。人们可以轻易地通过网络复制、篡改、伪造和非法发布原创作品，极大地侵犯了原创者的利益。因而数字信息的安全性控制及数字产品的版权保护已成为社会关注的焦点问题。数字水印技术已经成为版权保护中不可替代的技术。数字水印可以将携带有保护信息内容的图像嵌入到原始图像中，通过恢复水印图像可鉴别非法复制、篡改和盗用的数字产品，进而保护数字产品的合法使用和安全传输。1.---数字水印技术数字水印是信息隐藏技术的一个重要研究方向。数字水印技术是将一些标识信息(即数字水印)直接嵌入数字载体(包括多媒体、文档、软件等)当中，但不影响原载体的使用价值，也不容易被人的

3、知觉系统(如视觉或听觉系统)觉察或注意到。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。数字水印技术在近几年发展迅速，尤其在静止图像的应用中已经发展得比较成熟。图像水印有多种分类方式，按特性可分为鲁棒水印和易损水印，鲁棒数字水印能抵抗恶意攻击，而易损数字水印能判断原始数据是否被篡改过；按水印附载的媒体可以划分为图像水印、音频水印、视频水印、文本水印以及用于三维网格模型的网络水印等；按水印隐藏的位置划分为时域数字水印、频域数字水印、时/频域数字水印和时间/尺度域数字水印。而静止图像的水印技术主要应用空间域数字水印和

4、频率域数字水印。随着网络信息时代的发展，在网络中进行信息传输、存储等已经是不可避免的。为了避免传输及存储过程中的信息量过大以及传输的网络瓶颈问题，多媒体压缩技术也随着网络传输的发展而不断进步。数字产品在网络上也大都以压缩的形式传输，这就要求水印算法对数据压缩有极好的鲁棒性，才能保证水印在网络传输过程中不会被抹去。jpeg是图像压缩的使用标准，由于图像压缩技术的日益成熟，因此把水印技术嵌入在jpeg压缩域中是数字水印的一种隐藏方式。2.---数字水印技术在图像压缩中的应用2.1jpeg压缩技术在目前使用的图像压缩技术中，可以分为两种：基于dct的图像压缩编解码和基于小波

5、变换的图像压缩编解码。基于dct的jpeg压缩如图1所示。首先将图像分为8×8的数据块，按照从左到右、从上到下的光栅扫描方式的顺序进行排序，对每一个8×8块进行dct变换，然后用量化表对64个dct系数进行量化，对量化后的系数根据z形扫描方式进行排序，得到的比特流用rle(行顺序编码)生成中间的符号序列。然后经过huffman编码得到压缩图像的二进制数据流。基于小波变换的图像压缩如图2所示。首先小波变换把图像信号按照不同的空间或频率尺度进行分解，量化是对小波变换系数进行组织，以某种可以接受的是真代价进一步减少数据率从而实现压缩，最后经过熵编码把量化后的系数编码成一组可

6、适合于信道传输或存储的二进制比特流。2.2典型数字水印技术在图像压缩中的应用数字水印在图像压缩中最常用的就是空域水印和变换域水印。空域水印算法的代表是lsb算法、patchwork算法，变换域的代表方法有dct域水印算法、小波域水印算法。2.2.1.---空（时）域水印空间域算法是将数字水印按某种算法直接嵌入到图像中最不重要的像素位上。最初的水印技术直接修改数字媒体的空（时）域采样值，这种技术稳健性差，为提高稳健性，wolfgang等人把二维m序列嵌入图像的lsb平面，并利用高祥虎函数改善了检测过程。为了对jpeg压缩具有较好的稳健性，提出将图像像素分成两个集合，通过

7、修改两个集合的均值差来嵌入水印。kutter等人提出更加复杂的感知模型，在分析人类视觉系统的伪装特性以及水印信号本身特性的基础上推导出了一种优化的hvs加权函数，用于亮度和蓝色通道水印嵌入。kutter还提出一种空域2d幅度调制水印，利用空间相关性来实现对平移、旋转、缩放等几何失真的稳健性。nikolaidis等人提出对图像中的重要区域进行稳健的定位和分割并嵌入水印，水印提取时可根据定位信息恢复几何失真后的加水印区域，从而实现水印检测的同步。2.2.2变换（频）域水印（1）基于dct域的水印算法。dct变换是对原图像每一个8×8的块做的变换，对dct