數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)淺析

田江麗，屈鵬舉

(1.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，河南濟(jì)源454650;2.河南聯(lián)創(chuàng)化工有限公司，河南濟(jì)源454650)

數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)淺析

田江麗1，屈鵬舉2

(1.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，河南濟(jì)源454650;2.河南聯(lián)創(chuàng)化工有限公司，河南濟(jì)源454650)

通過闡述數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)的含義，根據(jù)數(shù)字圖像、音頻、視頻等多媒體產(chǎn)品在圖像處理應(yīng)用領(lǐng)域存在的問題，提出在數(shù)字圖像中嵌入標(biāo)簽應(yīng)該解決的所有權(quán)和驗(yàn)證原創(chuàng)性的問題，分析和指出一個(gè)可靠有效的圖像嵌入處理技術(shù)。

數(shù)字多媒體;圖像處理;技術(shù)

數(shù)字圖像處理技術(shù)是將不可見標(biāo)記嵌入在數(shù)字圖像中。嵌入標(biāo)記可以被設(shè)計(jì)成不受影響的任何組合圖形的旋轉(zhuǎn)、縮放和平移變換。結(jié)合可用于數(shù)字圖像水印的擴(kuò)頻編碼嵌入和基于變換的不變量，使用數(shù)字圖像處理技術(shù)作為一種工具來處理實(shí)際的圖像需求。

一、數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)現(xiàn)狀

隨著數(shù)字多媒體技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化多媒體信息(文本，視頻和音頻)的應(yīng)用越來越廣泛，用戶越來越多。因?yàn)橹谱鞲北竞苋菀?，并且?fù)制的副本和原始圖像完全相同。創(chuàng)作者對多媒體圖像提供新的處理方法，并尋求與之相關(guān)聯(lián)的圖像處理技術(shù)。

數(shù)字圖像處理技術(shù)對數(shù)字圖像保護(hù)的信息形式可分為三種:訪問控制、使用權(quán)的控制、基于標(biāo)記的控制?；跇?biāo)記控制提出了一種基于JPEG的方法標(biāo)簽圖像的圖像保護(hù)，這種圖像處理技術(shù)嵌入了一個(gè)強(qiáng)大的不可見圖像標(biāo)簽，充分解決了隱寫標(biāo)簽和類似的問題［1］。

數(shù)字圖像處理技術(shù)中可使用數(shù)據(jù)壓縮、低通濾波，合理設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的圖像技術(shù)標(biāo)記方法。根據(jù)JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)的具體使用方法，在圖像數(shù)據(jù)中嵌入標(biāo)簽或代碼，然后提交，這樣的標(biāo)記是一個(gè)可靠的屬性識別工具。對于系統(tǒng)的基本功能有如下要求:

(1)圖像必須包含一個(gè)標(biāo)簽或代碼。

(2)圖像數(shù)據(jù)必須包含一個(gè)用戶代碼，來驗(yàn)證用戶擁有的數(shù)據(jù)代碼。

(3)圖像數(shù)據(jù)的方式，允許標(biāo)記對其分布進(jìn)行跟蹤。

圖1 數(shù)字水印擴(kuò)頻信號

圖像數(shù)據(jù)中標(biāo)簽或代碼設(shè)計(jì)有幾個(gè)屬性的限制，這關(guān)系到圖像標(biāo)志的可靠性。改變圖像數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)的圖像標(biāo)簽是不可讀的，應(yīng)該慎重考慮數(shù)字圖像的基本性質(zhì)，使用戶可以識別數(shù)據(jù)標(biāo)簽。大多數(shù)數(shù)字多媒體環(huán)境中的影像可以通過低通濾波轉(zhuǎn)換到一個(gè)不同的格式或顏色空間，或重新量化來改變圖像的外觀。最后，該圖像數(shù)據(jù)是唯一的隨機(jī)序列可屏蔽的數(shù)據(jù)。

二、數(shù)字多媒體圖像中嵌入水印處理技術(shù)

(一)數(shù)字水印的嵌入

圖像數(shù)據(jù)必須在視覺上和聽覺上偽裝成圖像標(biāo)簽代碼，以防止用戶發(fā)現(xiàn)并刪除它。這就要求圖像標(biāo)志是一個(gè)正常的圖像序列，其中一部分為透明的設(shè)計(jì)，以防止破壞嵌入圖像標(biāo)簽的信號。如果圖像包含的噪聲容限破壞了加工處理或壓縮，該圖像標(biāo)簽的位置和相同的圖像代碼應(yīng)在不同的圖像數(shù)字水印中使用不重復(fù)的嵌入碼，以防止相同的所有者通過不同的圖像簽署標(biāo)簽。

通過建模，有損壓縮可創(chuàng)建的噪聲容限允許一些脈沖能量損失。因此，如果脈沖能量被集中在低頻率下，前脈沖變得不可讀，控制損失信息很難顯現(xiàn)，甚至更改后的圖像與原始圖像直接比較有明顯差異，此時(shí)，嵌入代碼應(yīng)該比較強(qiáng)大。此外，圖像序列的統(tǒng)計(jì)信息是本地固定和先驗(yàn)未知的數(shù)，產(chǎn)生這樣的序列的過程有隨機(jī)性，這樣將一個(gè)隨機(jī)序列嵌入在組件圖像的實(shí)際代碼中。組件被設(shè)計(jì)與實(shí)施的意圖，在于使用現(xiàn)有的加密和隨機(jī)數(shù)生成技術(shù)方法，建立一個(gè)框架，開發(fā)一種新型的嵌入圖像數(shù)據(jù)的技術(shù)。

圖2 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的512×512的極坐標(biāo)Lena圖像

(二)數(shù)字水印提取

在圖像數(shù)據(jù)中嵌入圖像標(biāo)簽，采用RSPPMC方法，該數(shù)字水印提取方法采用擴(kuò)頻編碼形式，嵌入采用2-D圖象數(shù)據(jù)塊y(k，l)，其中，k，l是離散圖像點(diǎn)的指數(shù)，是選定的位置變換，可接受的信息的方式，反映應(yīng)用程序產(chǎn)生的圖像為2-D圖像殘留，代碼脈沖，或高或低，代表被嵌入的二進(jìn)制代碼，疊加在選擇的信號n(K，L)的位置。將量化數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，然后，逆轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生的標(biāo)記的圖像數(shù)據(jù)［2］。為了遵守相關(guān)功能要求用在第二陣型中。

顏色空間轉(zhuǎn)換和子帶和/或信號頻率變換(圖1)，讓用戶直接訪問到相應(yīng)的頻段成分的圖像的灰度級，以保證該標(biāo)簽將生存的信息損失的具體數(shù)額?？紤]到功能性需求在多媒體環(huán)境中，應(yīng)根據(jù)在工業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn)。從這個(gè)角度來看，圖像壓縮使用GIF，TIFF，MPEG和JPEG的計(jì)劃有興趣。但是，廣泛使用和變化的JPEG和MPEG格式和效率圖像壓縮變換編碼明顯，圖像標(biāo)簽系統(tǒng)設(shè)計(jì)的選擇。另外，變換編碼和/或子頻信號帶編碼技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是允許直接訪問，在圖像中的特定的頻帶，其中要嵌入的RSPPMC。這消除了帶通小波的設(shè)計(jì)和檢測的問題。圖像基本特征，使改造量化有用的圖像數(shù)據(jù)壓縮工具的圖像通常是低通過程和高頻率的圖像成分幾乎沒有視覺沖擊力［3］。圖像的DCT表示已被廣泛的研究典型的特征圖像。

事實(shí)上，通過增加qs的(K，L)作為一個(gè)功能的增加矢量變頻正常。利用這些假設(shè)，有幾個(gè)信號的圖像數(shù)據(jù)y(i，j)，是來自于自然包含脈沖中列出最簡單的子塊的信號:

ˇN(L1，K1，K2，12)=YQ(K1，L1)-YQ(K2，12)，YQ(K1，L1)，YQ(k2的，12)是量化后的系數(shù)在選定的位置的值。這種非平穩(wěn)隨機(jī)的過程中應(yīng)該有一個(gè)預(yù)期值。如果K1，L1大約等于K2，12。此外，信號應(yīng)該有一個(gè)溫和的方差水平中間的頻率范圍內(nèi)，即1.5＜K，L＜4.5，其中散變化圖像數(shù)據(jù)不應(yīng)該是明顯可見的。具體的頻率被用于嵌入的脈沖將“跳頻”在該范圍內(nèi)，以增加可觀性的信號并使之更難以找到。這里采用的原則是相同的概念，一個(gè)合乎邏輯的選擇“高”的檢測，是根據(jù)對信號中定義決定的。

考慮到JPEG量化處理和任何在代碼中的脈沖噪聲容限，ˇN(K1，L1，k2和12)，(2a)的值定低的話，N(L1，K1，K2，12)。(2b)嵌入的代碼也必須在這個(gè)信號，因此，測試的書面高被設(shè)置為:

YQ(K1，L1)＞YQ(K2，12)+P，其中，p是一個(gè)噪聲容限的因素。相應(yīng)的書寫方程為:［YQ (K2，12)］＞:YQ(K1，L1)+P。標(biāo)準(zhǔn)JPEG壓縮采用的是“質(zhì)量因素”縮放量化，允許不同的圖像品質(zhì)及壓縮因子。為了保證圖像標(biāo)簽的生存壓縮到一個(gè)特定的水平壓縮，量化應(yīng)擴(kuò)展到所需的品質(zhì)因數(shù)表(圖2)。此外，由于數(shù)值的問題(在計(jì)算量化步驟根據(jù)品質(zhì)因子的大小，并在量化處理)，它可以發(fā)生，如果圖像是大于所設(shè)計(jì)的與一個(gè)JPEG質(zhì)量量化因子用于嵌入的圖像代碼，一些條件必須得到滿足。在嵌入的圖像標(biāo)簽所使用的方法序列，N(K1，K1，12，12)，并不復(fù)雜［4］。高/低脈沖圖形圖像標(biāo)簽代碼被強(qiáng)制在選定的位置上的自然順序使用最小均方誤差的方法，如果是自然不會發(fā)生。更復(fù)雜的脈沖模式有可能發(fā)展為代表的高/低位，例如使用組合(即關(guān)系)量化元素YQ (K1，L1)，YQ(k2和12)，YQ(k3的，13)，以替換方程。

總之，在該隨機(jī)脈沖信號和條件用于檢測自然產(chǎn)生的高點(diǎn)和低點(diǎn)在方程組被設(shè)計(jì)為JPEG壓縮到指定的質(zhì)量水平，減少的圖像的品質(zhì)因數(shù)代碼使信號更可靠。這將天然存在的位的數(shù)量也減少了。此外，較低的品質(zhì)因數(shù)將增加的可能性，必要的變革疊加的信號將嵌入代碼明顯可見。

三、結(jié)語

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在圖像數(shù)據(jù)中嵌入圖像標(biāo)簽，使用JPEG模型，基于RSPPMC方法，一個(gè)圖像標(biāo)志代碼可以嵌入多個(gè)圖像，使用脈沖有足夠的噪聲容限的生存常見的處理，如有損壓縮，顏色空間轉(zhuǎn)換，和低通濾波。該數(shù)字多媒體圖像中嵌入水印處理技術(shù)可大大滿足圖象處理實(shí)際需求。

［1］譚海曙等.一種基于2-D Markov鏈模型的圖像信息隱藏檢測方法［J］.中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，(4).

［2］李愛蓮，解韶峰.單片機(jī)在新型超聲波位移傳感器中的應(yīng)用［J］.電子產(chǎn)品世界，2010，(6).

［3］鄔春明，楊楊，王巖.基于GSM的嵌入式遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)［J］.儀器儀表用戶，2009，(1).

［4］劉莉.基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.福建電腦，2007，(9).

［責(zé)任編輯 趙冬玲］

On Digital Multimedia Image Processing Technology

TIAN Jiang-li1，QU Peng-ju2
(1.Experiment and Practice Training Center，Jiyuan Vacational and Technalage College，Jiyuan 45900，Henan; 2.Henan Lianchuang Chemical Co.，Ltd.，Jiyuan 454650，Henan)

On the base of the elaboraton of multimedia digital image processing technique and the problems of multimedia products of digital image，audio，video in image processing，tags are to be embed in the digital image to solve the problems of ownership and original verification，which can be one reliable and effective way for image embeded processing technology.

digital multimedia;image processing;technique

10.3969/j.issn.1672-0342.2014.02.025

TP391.41

A

1672-0342(2014)02-0091-03

2014-05-10

田江麗(1982-)，女，河南新鄉(xiāng)人，濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心教師，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)多媒體技術(shù);屈鵬舉(1979-)，男，河南周口人，河南聯(lián)創(chuàng)化工有限公司助理工程師，研究方向?yàn)閮x表儀器控制。