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🔥 内容介绍
摘要
随着数字图像技术的发展，数字图像的版权保护问题日益凸显。数字水印技术作为一种有效的图像版权保护技术，近年来得到了广泛的研究和应用。本文提出了一种基于混合小波变换结合奇异分解DWT-HD-SVD的数字图像水印带攻击算法。该算法首先将原始图像进行混合小波变换，然后对小波变换后的图像进行奇异分解，最后将水印信息嵌入到奇异值矩阵中。实验结果表明，该算法具有良好的鲁棒性和不可见性，能够有效地抵抗常见的图像处理攻击。
1. 绪论
数字图像技术的发展使得数字图像的版权保护问题日益凸显。数字水印技术作为一种有效的图像版权保护技术，近年来得到了广泛的研究和应用。数字水印技术的基本思想是在数字图像中嵌入水印信息，使水印信息能够在图像处理攻击下存活，并在需要时能够被提取出来。
传统的数字水印算法大多基于空间域或频域的方法。空间域方法直接在图像的像素值上进行水印嵌入，而频域方法则将图像变换到频域，然后在频域中进行水印嵌入。这些传统的水印算法往往对图像处理攻击不鲁棒，容易被攻击者破坏。
近年来，基于小波变换的数字水印算法得到了广泛的研究和应用。小波变换是一种时频分析方法，能够将图像分解成不同尺度的子带。小波变换后的图像具有良好的时频局部性，有利于水印信息的嵌入和提取。
本文提出了一种基于混合小波变换结合奇异分解DWT-HD-SVD的数字图像水印带攻击算法。该算法首先将原始图像进行混合小波变换，然后对小波变换后的图像进行奇异分解，最后将水印信息嵌入到奇异值矩阵中。实验结果表明，该算法具有良好的鲁棒性和不可见性，能够有效地抵抗常见的图像处理攻击。
2. 混合小波变换结合奇异分解DWT-HD-SVD数字图像水印算法
2.1 混合小波变换
混合小波变换是一种将图像分解成不同尺度的子带的时频分析方法。混合小波变换由两部分组成：离散小波变换（DWT）和希尔伯特变换（HT）。DWT将图像分解成低频子带和高频子带，而HT将低频子带分解成实部和虚部。混合小波变换后的图像具有良好的时频局部性，有利于水印信息的嵌入和提取。
2.2 奇异分解
奇异分解是一种将矩阵分解成奇异值矩阵、左奇异矩阵和右奇异矩阵的矩阵分解方法。奇异分解具有广泛的应用，包括图像处理、信号处理、数据分析等。
2.3 DWT-HD-SVD数字图像水印算法
DWT-HD-SVD数字图像水印算法的流程如下：
将原始图像进行混合小波变换，得到低频子带和高频子带。
对低频子带进行奇异分解，得到奇异值矩阵、左奇异矩阵和右奇异矩阵。
将水印信息嵌入到奇异值矩阵中。
将奇异值矩阵、左奇异矩阵和右奇异矩阵重构为低频子带。
将低频子带和高频子带重构为水印图像。
📣 部分代码
%% This function calculates PSNR of orginal image and watermarked image% PSNR is used to evaluated robustness of methodsfunction [PSNR] = PSNR_alpha(cover_image,watermark_logo,method,alpha,attacks,params)PSNR = zeros(length(attacks), length(alpha));for j=1:length(attacks)attack = string(attacks(j));param = params(j);for i=1:length(alpha)[watermarked_image, extracted_watermark] = watermark(cover_image,watermark_logo,method,alpha(i),attack,param);PSNR(j,i) = psnr(watermarked_image, cover_image);endendend
⛳️ 运行结果
3. 实验结果
为了验证DWT-HD-SVD数字图像水印算法的性能，我们进行了大量的实验。实验结果表明，该算法具有良好的鲁棒性和不可见性，能够有效地抵抗常见的图像处理攻击。
3.1 鲁棒性实验
我们在水印图像上施加了多种常见的图像处理攻击，包括JPEG压缩、高斯模糊、锐化、裁剪、旋转等。实验结果表明，DWT-HD-SVD数字图像水印算法能够有效地抵抗这些攻击，水印信息能够在攻击后被成功提取。
3.2 不可见性实验
我们使用峰值信噪比（PSNR）和结构相似性指数（SSIM）来评价水印图像的不可见性。实验结果表明，DWT-HD-SVD数字图像水印算法具有良好的不可见性，水印图像的PSNR和SSIM值都很高。
3.3 归一化相关性实验
我们使用归一化相关性（NC）来评价水印图像的水印信息嵌入量。实验结果表明，DWT-HD-SVD数字图像水印算法能够在保证图像质量的前提下，嵌入较多的水印信息。
4. 结论
本文提出了一种基于混合小波变换结合奇异分解DWT-HD-SVD的数字图像水印带攻击算法。该算法具有良好的鲁棒性和不可见性，能够有效地抵抗常见的图像处理攻击。实验结果表明，该算法能够在保证图像质量的前提下，嵌入较多的水印信息。
🔗 参考文献
[1] 张丽艳,温万钦.一种基于DWT-HD-SVD的数字图像水印算法[J].大连交通大学学报, 2022, 43(6):105-109.
[2] 杨格兰.结合小波与奇异值分解的数字图像水印算法研究[D].国防科学技术大学[2024-01-12].DOI:10.7666/d.y1101270.
