基于DWT-SVD的QR码水印技术研究

【摘要】：在如今的信息化时代,图像作为一种直观的多媒体信息承载方式,在人们之间的交流和沟通中起着非常重要的作用。但随着互联网的迅速发展,图像的非法获取和使用变得非常的普遍,拥有版权的作者也很难进行版权认证。数字水印技术能够把版权等其它需要隐藏的信息嵌入到图像等多媒体文件中,而当需要进行版权认证时,则可以通过相应的水印算法进行准确提取,起到了很好的版权认证作用。QR码是一种被广泛使用的信息编码方式,其具有较高的容错性和抗污损能力,并且解码后信息非常精确,能够间接提高数字水印算法的鲁棒性。本文分别结合灰度QR码和彩色QR码,以图像为载体进行了水印算法的研究,具体工作如下:首先提出了一种基于DWT-SVD的抗几何攻击鲁棒水印算法。该算法利用了奇异值分解的特性,即只需很少的奇异值就可代表大部分的信号能量以及具有较强的抗噪声干扰能力。在嵌入算法中采用了两次奇异值分解,其中第一次是把水印和载体图像的数据矩阵分别进行奇异值分解,并且把得到的水印图像特征值嵌入到载体图像特征值矩阵的后半部分,则得到一个新的合成矩阵。根据奇异值矩阵中特征值降序排列的特性,则经过上述嵌入之后,在嵌入位置处的水印特征值占据合成载体图像特征值的主要部分,有利于增强水印算法的鲁棒性。接着再把之前的合成矩阵进行第二次奇异值变换,并取出分解后的奇异值矩阵代替载体图像的奇异值矩阵进行逆奇异值变换。通过多种攻击实验,证明了本文算法具有良好的透明性和鲁棒性。其次本文还对基于彩色QR码的数字水印算法进行了研究,把彩色QR码嵌入到载体图像RGB颜色通道的其中一个颜色通道中。根据彩色QR码的特点,提出了先对彩色QR码预处理的一种方案。在预处理过程中,采用了离散小波变换对QR码各个颜色通道进行压缩,并针对QR码不同颜色通道的特点,分别提取出不同的小波系数,最后把各个小波系数进行组合,得到预处理之后的水印图像。经过前述预处理之后就可以把原始彩色QR码水印的RGB三个颜色通道的主要特征组合到一幅图像之中,从而解决彩色水印信息容量大的问题。仿真实验表明,含水印图像经一定强度的噪声等攻击后提取出的彩色QR码不仅可以被正确解码,并且提取的彩色QR码和原始的彩色QR码的颜色基本一致,证明了本文提出的方案对噪声、压缩、裁切、旋转等攻击具有较强的鲁棒性。