水印压缩和自适应水印嵌入技术

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1、第2O卷第3期洛阳理工学院学报(自然科学版)VOI．20NO．32010年9月JournalofLuoyangInstituteofScienceandTechn010gy(NaturalScienceEdition)Sep．2010水印压缩和自适应水印嵌入技术李伟(河南师范大学物理与信息工程学院，河南新乡453007)摘要：重点研究了水印压缩的几种方法(DFT、DCT和小波变换)以及它们的性能分析；提出了采用径向基快速分类算法的神经网络进行自适应水印嵌入的方法，它具有计算效率高、性能好的特点。最后简单介绍了彩色图像的水印技术。实验仿真说明了该方法的有效性。关

2、键词：DFT；DCT；小波变换；径向基神经网络；自适应嵌入DOhl0．3969／j．issn．1674-5043．2010．03．015中图分类号：TN99文献标志码：A文章编号：1674—5043(2010)o3．0056-06随着计算机应用和数字技术的不断深入，水印技术的研究已成为当今的一个热点。水印技术，即通过对水印图像加密嵌入到承载图像中。以往的研究主要对承载图像进行数学变频、频率变换、小波变换等，将水印通过各种加密算法嵌入到承载图像中，而没有考虑到水印图像的冗余度。针对水印的冗余度，重点分析了水印压缩的几种方法(DFT、DCT和小波变换)以及它们的性

3、能。为保障水印图像的不可见性和鲁棒性相统一，提出了以径向基神经网络对承载图像进行纹理统计的方法，使承载图像和水印纹理相对应，进行自适应嵌入。1水印压缩技术随着数字计算机和集成电路的发展，以及图像压缩国际标准的产生，数字压缩技术已经取得了突飞猛进的发展。在会议电视、卫星图像、医疗图像、lnternet、传真等领域中，图像压缩起着非常重要的作用。图像压缩算法非常多，文章重点介绍了DFT、DCT~I／Jx波变换压缩技术。DFT及其快速算法FFT的出现，为数字图像处理频域分析和压缩编码技术奠定了基础。与DFT变换相比较，DCT变换具有把信息堆栈成最少数目个数的优点(即

4、堆栈信息能力强)，计算简单，并且可以在单个集成电路上执行。对于DCT变换，由于其变换核的特殊性，可以减少在DFT中由于系数截取后所产生的吉伯斯现象引起的边界误差。小波变换堆栈信息的能力也特别强，可以将大部分重要的可视信息堆栈成小数目的系数，大量的系数可以截取为0而具有很小的图像失真。它与DCT相比，减少了子图像处理，在高压缩比条件下，也就减少了DCT逼近时所出现的边界误差。另外，在相同的压缩比条件下，小波图像质量优于DCT。基于小波压缩，常用的小波函数有Daubechiesdx波和双正交小波，因为小波的选择影响着变换计算的复杂性、压缩能力和重构图像的误差。对于

5、二值图像而言常常选择Haard~波。1)DFT变换(离散傅里叶变换)。二维黑白图像函数)，尺寸大小为×～，其DFT变换表达式为：I^，一1Ⅳ一lF(v)：一，’f，77，7)P州⋯”¨”。vMNii1：0‘收稿日期：2010-04-15作者简介：李伟(1967-)，男，河南新乡人，硕士，讲师，主要从事通信与电子系统方面的教学与研究．第3期李伟水印压缩和自适应水印嵌入技术57对于。FT变换系数，定义一个模版函数：c，V，={)。1，<加thr，其中为阈值。当F(u，v)满足某种系数截取准则时，系数被截取后二维图像．f(m，")的逼近函数可以表示为：一，，由此所产

6、生的均方误／差L为：、I，={jL厂(，刀，)一．尹(刀，)})==∑ll州∑：，，L{lFc，V，，2州”，+1w／Ⅳc一c∑，V{)∑，、l，／L=∑∑()(1—7(u，V))，lll，∑厅其中(，V)为所抛弃FP(u，V)系数在(，V)处产生的均方误差。川∑2)DCT变换(离散余弦变换)。二维图像函数，，)，尺寸大小~jMXN。与DFT相似，其DCT变换0为：+g～=、l，其中=0，l，2，⋯，M一1，V：0，1，2⋯，N一1；=0，l，2，⋯，—l，=0，1，2，⋯，N—I，变换核M⋯cos[]c0S[]，00()=，ty(v)=r。。一o2，⋯1，2

7、，⋯13)小波变换。二维图像函数触，)，尺寸大小为×N。其小波级数展开式为：f(x,y)(1，o，，)，(x，)+丽1(，，”，”)：(x，)，，：其中(，Y)为二维尺度函数，：(x，Y)为二维小波函数，其中i=，V，D，系数(Jo，，77，)和(J，，J为．厂’(，Y)的离散小波变换(DwT)，即(，，77，，?)八，)(，)，洛阳理工学院学报(自然科学版)第20卷(，，，，?)=。j：,1-J,~-J(，)(，)=，{，D}。和一维情况相似，为起始尺度空间，【，m，)为／’(．)在．o空间的近似系数，(，m，，?)为f(x，)在，o空间的水平、垂直和对角细

8、节系数。一幅图像．f(x，)经过单层分