來源：《電子技術應用》

摘要：提出了一種新的用于圖像認證的半惚損電子水印系統。水印方案采用基于小波變換的空間—頻域分析方法，定義了一個小波系統數量化函數，由該量化函數實現水印的產生、嵌入和提取。水印圖像沒有任何失真，因而可以通過改變量化參數實現水印的多級嵌入，進一步提高圖像的認證能力。 關鍵詞：電子水印 小波變換 圖像認證 半易損電子水印 隨著多媒體和網絡技術的飛速發展及廣泛應用，對圖像、音頻、視頻等多媒體內容的保護成為迫切需要解決的問題。對多媒體內容的保護分為兩個方面：一是版板保護：二是內容完整性（真實性）保護，即認證（或稱為“篡改提示”）。傳統的加密方法對內容的保護有很大的局限性，而新興的信息隱藏技術則彌補了這些缺陷。信息隱藏用于多媒體保護上稱為電子水印，是將與多媒體內容相關或不相關的一些標示信息直接嵌入多媒體內容當中，但不影響原媒體的使用價值，并不容易被人的知覺系統察覺到。通過這些隱藏在多媒體內容中的信息，可以達到確認內容創建者、購買者或鑒定是否真空完整的目的。 用于版權保護的電子水印稱為魯棒水印（robust watermarking）；用于多媒體內容真實性鑒定（或篡改提示）的水印稱為易損水印（fragile watermarking）。近來，同時具備魯棒性和易損性水印特征的水印方法，即半易損水印（semi-fragile watermarkin）被提出，半易損水印結合了易損水印和魯棒水印的特點。和魯棒水印一樣，半易損水和能夠容忍一定程度的信息處理失真（不是惡意的攻擊），例如有損壓縮引起的量化噪聲。同時半易損水印又具備易損水印的特性，能夠判斷出圖像是否被篡改，并對圖像的篡改區域進行定位。半易損水印主要應用于篡改檢測和圖像認證。能否判斷多媒體內容是否被篡改以及篡改的程序，對于半易損水印系統來說是極其重要的。因而半易損電子水印系統更象是損水印系統，是一種強化了的易損電子水印系統。 以往的圖像認證方法[1～7]存在著一定的缺點；或者是嵌入方法簡單，極易受到攻擊；或者容易產生檢測誤差，從而使得檢測結果不可靠；可者存在應用上的局限性。本文將提出一種全新半易損電子水印方案，這一方案將基本上能夠滿足應用上的需要。 1 方案概述 本文采用小波變換而不是空域方法[1～3]或者dct方法[6～7]來嵌入水印，因為水波變換是一種空間—頻域分板方法，能同時反映圖像的空間位置和頻率。小波變換的局部化作用能夠檢測到圖像被篡改的區域，而小波變換的頻率域則反映了被篡改的尺度（頻帶）。作者認為根據空間一頻域上的失真來表征圖像的篡改比只給出是否失真或只知道被篡改的位置更為有效，從而更具實際應用價值。 水印的嵌入和檢測都是通過對小波分解系數進行量化來實現的，量化的步長決定防止篡改的靈敏度。一般來說，量化步長越長，越能容忍一定的失真；相反，量化步長小，則對篡改反映就靈敏。半易損水印的嵌入和檢測、評估原理圖如圖1所示。一個有效的密鑰包括：著作者的id，即水印，系數選擇密鑰、量化參數δ，也有可能是某一小波函數。 水印的嵌入主要包括以下三個過程。 首先，對原始圖像進行l級的離散小波變換，得到3l個細節子圖像，即分別為l個水平方向上的子圖像；l個垂直方向上的子圖像和l個對角方向上子圖像，及一個逼近圖像（位于最低尺度）。最大分解尺度l由用戶根據需要定義。用fk,l(m，n),k=h,v,d表示第l尺度的細節子圖像，其中l=1,2,…，l表示分解尺度,k=h,v,d分別表示水平、垂直和對角子圖像，（m,n）為l尺度下的空間位置；用fa,l(m,n)表示逼近子圖像。<