淺析數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)

張兆軒

（東北石油大學(xué),大慶,163318）

1 數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)現(xiàn)狀

數(shù)字多媒體技術(shù)在當(dāng)今的信息化時代，已經(jīng)取得了較快的發(fā)展，目前社會各個領(lǐng)域?qū)σ晕谋?、音視頻為主的數(shù)字多媒體信息的應(yīng)用也逐漸增加，并主要因其副本的簡單易制作特征得到了各界人士的廣泛認(rèn)可，同時各種新的多媒體圖像處理技術(shù)在不斷的開發(fā)與應(yīng)用，并努力尋找與之具備更高關(guān)聯(lián)度的圖像處理技術(shù)。

數(shù)字圖像處理技術(shù)包括三種保護數(shù)字圖像的形式，一是訪問控制，二是使用權(quán)的控制，三是基于標(biāo)記的控制，最后一種屬于基于JPEG的方法標(biāo)簽圖像的圖像保護，這種形式下的圖像處理技術(shù)具備了強大的不可見圖像標(biāo)簽功能，從而十分有利于解決隱寫標(biāo)簽問題。

關(guān)于圖像技術(shù)標(biāo)記方法，可以使用數(shù)據(jù)壓縮、低通濾波合理設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，提升數(shù)字圖像處理技術(shù)水平，同時，這樣的標(biāo)記是一個可靠的屬性識別工具。在具體運用過程中，首先需要根據(jù)JPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)，在圖像數(shù)據(jù)中嵌入標(biāo)簽或代碼，再提交。系統(tǒng)基本功能要求包括以下幾點：

一是圖像數(shù)據(jù)方式，允許標(biāo)記跟蹤其分布情況；

二是圖像中一定要有一個標(biāo)簽或代碼；

三是圖像數(shù)據(jù)需要具備用戶代碼，從而讓用戶可以擁有數(shù)據(jù)代碼。

圖1 水印檢測算法

在圖像數(shù)據(jù)中標(biāo)簽或代碼的設(shè)計過程中，應(yīng)當(dāng)注意的是部分屬性限制，這將會對圖像標(biāo)志的可靠性形成較為重要的影響。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化情況時，所呈現(xiàn)出的圖像標(biāo)簽就可能會出現(xiàn)不可讀情況，因此，一定要謹(jǐn)慎的考慮圖像基本性質(zhì)，讓用戶能夠?qū)?shù)據(jù)標(biāo)簽進行識別。很多數(shù)字多媒體環(huán)境中的影響都是能夠借助于低通濾波轉(zhuǎn)換到格式或顏色相異的空間，或用重新量化的方式實現(xiàn)圖像外觀的變化。

2 數(shù)字多媒體圖像中嵌入水印處理技術(shù)

水印嵌入和水印檢測是水印處理系統(tǒng)中最重要的兩個基本操作,如圖1所示：

2.1 水印生成

一般m序列或高斯噪聲信號等不相關(guān)信號，以及水印信號會出現(xiàn)在偽隨機數(shù)發(fā)生器或混沌系統(tǒng)條件。通常是在對水印信號W經(jīng)過一定調(diào)整之后，才能夠更好的適應(yīng)水印嵌入算法。本研究為能夠更加清晰的對其進行分析,現(xiàn)將算子G分解為兩部分，如下式所示：

第二部分T通過修改原始水印，獲得最后與產(chǎn)品密切相關(guān)的水印W.T應(yīng)滿足：

式中中的X0代表的是原始產(chǎn)品，Xw代表的是加水印產(chǎn)品。

此處，我們要強調(diào)的是水印的生成可提前指定原始水印信號，密碼在水印嵌入時可以產(chǎn)生，而在嵌入水印前，不管是否執(zhí)行指定水印信號的變換，并不會對水印產(chǎn)生形成較大影響。

2.2 水印嵌入

水印的嵌入過程如圖2所示。

圖2 水印嵌入框圖

水印嵌入就是在原始產(chǎn)品X0={x0(k)}中嵌入水印信號W={w(k)}，通常情況下，我們將水印嵌入規(guī)則表示為：

某種疊加操作，也會存在著相應(yīng)合適截斷操作或量化操作，操作符可能包括合適的截斷操作和量化操作。稱為d維的水印嵌入掩碼，其中，聲音1維，圖像2維，視頻3維。最常用的嵌入加法與乘法準(zhǔn)則為：

目前時域下的加法準(zhǔn)則已經(jīng)用在很多算法中，上式的參數(shù)α可能隨采樣的變化而發(fā)生一定的變化，變量x可以是某種變換的系數(shù)值(變換域)，也可以指采樣的幅值(時域)。變換域的水印處理算法已經(jīng)用于水印處理算法中，并被證明是很有用的DFT的相位和幅值。對諸如旋轉(zhuǎn)和縮放這種基本的幾何變換，基于DFT幅值的水印嵌入具有較好的魯棒性。近些年來，基于離散小波變換(DWT)的水印嵌入算法已經(jīng)開始出現(xiàn)并逐漸獲得了更廣泛的應(yīng)用,這些對JPEG和JPEG2000的魯棒性都比較強。

2.3 水印的提取和檢測

圖3為水印提取框圖，圖4為水印檢測框圖。

圖3 水印提取框圖

圖4 水印檢測框圖

水印的提取和檢測可以應(yīng)用于多種產(chǎn)品，在提取和檢測的過程中，原始產(chǎn)品是否出現(xiàn)基本上不會影響提取與檢測。但是，在進行產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與傳播時，如果應(yīng)用水印技術(shù)在檢測過程中，就最好不要應(yīng)用原始產(chǎn)品。由此我們可以看出，原始產(chǎn)品基本上都不再出現(xiàn)于水印檢測算法中。

水印檢測能夠適用于各種產(chǎn)品X,但是，一些水印處理技術(shù)在檢測時使用了原始產(chǎn)品，我們需要注意在檢測過程中應(yīng)盡量避免原始產(chǎn)品的參與，在檢測時使用原始產(chǎn)品存在著很多不足之處,特別是在產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與傳播過程中運用水印技術(shù)，所以，一般情況下是應(yīng)當(dāng)避免原始產(chǎn)品參與的。

在水印檢測過程中，第一步是通過算子G產(chǎn)生水印，第二步是算子D檢測，在這一步的檢測過程中，可能會出現(xiàn)兩種不準(zhǔn)確檢測現(xiàn)象，一是檢測到水印，而實際產(chǎn)品中卻并不存在水??；二是并未檢測到水印，而實際產(chǎn)品中卻存在水印。以上兩種現(xiàn)象在遵循一定的虛警概率和拒絕概率，通常不正確的肯定檢測概率趨向0時,水印的否定檢測概率接近于。如果我們將肯定檢測的確定度設(shè)為,產(chǎn)品供應(yīng)商檢測時的檢測確定度表示為，那么表示的是存在水印。

3 結(jié)語

綜上所述，本研究主要對數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)現(xiàn)狀及嵌入水印處理技術(shù)進行研究，并具體指出了水印的產(chǎn)生、嵌入、提取及檢測三個環(huán)節(jié)，望能夠為數(shù)字多媒體圖像處理技術(shù)的實際應(yīng)用提供借鑒。