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1、浅析基于信噪比的自适应双彩色图像水印算法（作者：郑江云江巨浪发表时间：2014年"月）论文关键词:信息安全小波自适应嵌人信噪比论文摘要:不可见性是图像隐形水印最基本的要求之一，它的客观标准是水印图像的信噪比。根据这个标准，提出了一种基于小波的以彩色图像为水印的自适应水印算法:根据需要的水印图像三基色的信噪比，对于不同的彩色宿主图像和彩色水印，都能够完全自适应地选择三基色各自的水印嵌人强度值W。试验结果表明该算法能够自动实现所要求的水印图像信噪比，水印具有较强的稳健性。该算法可以使每幅图像在不可见性（PSNR）和鲁棒性（参数二）间都能自
2、然地达到最大程度的平衡，实用性较强。近几年来数字水印技术作为保护数字产品版权的一种新兴技术，已成为国内外学者研究的热点。绝大多数的水印算法应满足不可感知性（以水印图像的信噪比PSNR衡量）和鲁棒性的要求。水印的不可感知性和鲁棒性之间是相互矛盾的。因此，人们提出自适应地控制水印的嵌人强度，以满足在水印不可感知的条件下最大强度的嵌人水印信息。到目前为止，已有很多特点各异的自适应水印算法。文献2,3是双彩色水印算法，根据人眼对三基色RGB的灵敏度不同，它们对三基色的水印嵌人强度比固定为2:1:40程卫东根据人眼对绿色最敏感的特性及宿主图像块
3、中绿色分量的比例，在水印的嵌人过程中采用了两个嵌人强度值，但这两个值都是通过试验的办法确定的。文献1,5是根据图像内容自适应地确定嵌人强度，它们的自适应程度更高。以上算法有共同的缺陷:在水印嵌人前，水印图像的PSNR都是不可预知的。文献6,7提出以水印图像的信噪比自适应地确定嵌人强度，实现嵌人强度w的完全自适应。这种方法克服了需通过冗长的实验来反复调试选择有限个拉伸强度及试验结果不可预知的局限性。但它们也有缺限，这在2.2节将有和文中算法的对比说明。针对以上算法的问题，提出一种基于小波的完全自适应双彩色水印算法:根据预先规定的RGB三
4、基色的任意精度的信噪比，能够完全自适应地确定三基色的嵌人强度。1.1彩色水印的嵌入文献8中的算法没有自适应性，嵌人强度要用手工反复调试，且双彩色水印嵌人强度与多种因素有关，用人工的方法很难获得最佳嵌人。笔者在文献81算法的基础上进行了改进，使双彩色水印嵌入具有完全自适应性。彩色图像的红(R)、绿(G)、蓝(B)三个分量是独立并行的，所以下面以R分量为代表介绍水印的嵌人过程。假设彩色宿主图像的大小为MxN,彩色水印的大小为naXn,并且满足naXn簇MI2pxN2叹本实验中取等号)，P为正整数，也是宿主图冷进行小波分解的级数。算法的具体
5、步骤为:(1)将宿主图像的R分量进行p级小波分解。11月)(2)将分解后的R分量的p级低频系数分别与水印信号R分量的灰度值按式(1)直接相加，相加后的值作为新的宿主图像(一般称为水印图像)R分量的p级低频系数。式(1)中Cup'为新的宿主图像R分量的第p级低频系数，Cep为原宿主图像R分量的第p级低频系数，wx(i}l)为水印的R分量灰度值，wx为R分量的嵌人强度(用wR,w,wB分别表示红、绿、蓝三基色嵌人强度，文中试验中三基色的初值嵌人强度都为0.2)o(1)将步骤(2)求得的红基色低频系数和没有变化的各级高频系数一起进行小波重构
6、，即得彩色水印图像的R分量图像。(2)用一维搜索法叫确定满足信噪比要求的嵌人强度wx,分如下两步进行：第一步:用适当的步长h(文中试验中取0.40)，从wx。开始确定wx的搜索区间wry,wxe,为第二步提供必要条件，流程图如图1所示。因为由严格极小点性质知:满足信噪比要求的最佳嵌入强度应在这个区间内。图1中的PSNR*表示水印图像的R分量的峰值信噪比(同理，文中PSNR,I'SNR。分别表示水印图像绿、蓝分量的峰值信噪比)。第二步:用黄金分割法不断压缩搜索区间w,w,使它逼近最佳嵌人强度wrz,直到新插人的分点满足所要求的精度为止。
7、本实验精度要求如式(2)所示。其中PSNRRo为希望得到的红基色水印图像的峰值信噪比。(1)以最后一次搜索时插人的新分点的值作为最终的水印嵌人强度wx再执行步骤(3)得到最终水印图像的R分量图像并输出PSNRR,保存wx值。(2)对G,B分量的处理过程同R分量。经过以上步骤分别得出并保存嵌人强度w,wH,彩色水印图像的G,B分量图像及相应的PSN凡,PSN凡。(3)将重构后的三基色分量图像组成一幅彩色图像，即得彩色水印图"月)1.2水印的提取水印的提取过程是嵌人的逆过程，提取时需要原始的宿主图像。具体步骤为:(1)对宿主图像和水印图像
8、的R分量图像都进行p级小波变换。(2)将水印图像的R分量图像的p级低频系数值，减去相应的宿主图像的R分量的p级低频系数值，然后将所得差值除以水印嵌人过程中得到并保存的wR值，即得水印的R分量灰度值。(3)对c,B分量分别
