【摘要】近年来，随着计算机技术在日常生活中的应用越来越多，人们在网络上进行数据传输或交易的现象越来越普遍，这一方面给我们地生活带来了极大地便利，另一方面，也存在着极大的隐患，比如，信息的复制、转发，甚至是篡改。本文在研究基于HVS的DWT雙彩色图像数字水印算法的基础上，引入了Arnold变换，对该算法的鲁棒性进行了改进，并对改进后的算法在电子商务图像纠纷问题上的应用进行了研究。

【关键词】数字水印 鲁棒性 图像版权

一、当前鲁棒数字水印研究的现状

近年来，数字水印技术的实际应用已经成为一个炙手可热的研究方向，主要包括：水印嵌入、水印攻击、水印系统应用、水印测评系统等几个方面。针对不同的应用需求，对这几个方面的算法也存在不同的要求，比如，要研究版权保护的问题，就要求其算法具有较强的鲁棒性。

本文要研究的数字水印算法是基于双彩色图像的，也就是要嵌入的水印图像和原始图像都是彩色图像。研究双彩色图像的原因包括：（1）实际应用中，因为彩色图像更加美丽直观，且更易吸引用户的注意力，所以其应用也更加广泛。但是目前比较成熟的水印算法大多是针对单彩色图像，甚至原始图像和水印图像都是灰度图像或二值图像;（2）彩色图像可以分为R、G、B三个灰度图像，它们都可以嵌入信息，所以彩色图像作为原始图像或者水印图像时，能嵌入更多的信息。

总结目前彩色图像数字水印的研究存在的问题，主要包括：

（1）当前对于彩色图像的研究，一般基于R、G、B分层，很多算法能实现水印的嵌入，但其不可见性受到了很大的限制，因为这些算法大多采用固定的嵌入系数;

（2）不能灵活的根据不同的情况，去选择合适的颜色空间;

（3）当前比较热门的一些彩色数字水印算法在水印的鲁棒性和不可见性的平衡上存在一定程度的局限性，这方面还需要继续研究。

二、HAD双彩色图像数字水印算法研究

本文所研究的算法是当前双彩色图像的研究中较好的一种：基于基于HVS的DWT双彩色图像数字水印算法，在嵌入水印图像后，从视觉上几乎看不出来水印的存在，说明其不可见性很好;在没有遭到任何攻击时，能够从原始图像中将水印图像提取出来，并保证失真很少。同时，该算法对于剪切、压缩、滤波等攻击也有很好的抵抗性，平衡鲁棒性和不可见性的能力较强，并且嵌入信息的容量大。但是，该算法对于旋转的鲁棒性不够强。

Arnold变换能使一张图像变得毫无意义，它是一种周期性很强的变换，图像经过Arnold变换后，将变得毫无规律可言。但是，对该图像进行若干次Arnold变换时，又总能将原图像恢复出来，而恢复图像时的Arnold变换次数就是其周期T。将水印嵌入时的Arnold变换次数记为K，则在提取时，将其进行T-K次Arnold变换就可以恢复出原图像，其中，K可作为密钥。

改进后的HAD（HVS + Arnold + DWT）算法思路为：首先将原图像按照R、G、B三层进行分解，再分别对这三层进行二级离散小波变换;然后对要插入的水印图片执行Arnold变换，将变换后的图片按照R、G、B三层分解，再分别对这三层进行一级小波变换，再给这三层选择不同的强度、适当的位置嵌入到原始图像中，使水印不可见，也能抵抗一定的攻击。

最后，对改进后的HAD算法做了大量的攻击实验，包括滤波、剪切、噪声、JPEG压缩等，实验结果证明，HAD算法比原算法的鲁棒性有所增强。

三、HAD双彩色图像数字水印算法的案例研究

随着数字水印算法的研究，其应用领域也愈加广泛，比如印刷防伪、电子商务等等。随着电子商务在社会经济生活各个领域的快速发展，网络上的卖家数量激增，由于缺乏有效的图片版权管理方案，商家之间盗用图片的情况越来越多，这严重侵害了某些商家的利益，更是蒙蔽了网络上消费者的眼睛，相应地，举报盗用图片的案例也在增加。

在接收到商家的举报之后，如何确定图片的归属权、是否有平台支持成为了一个极其重要的问题。当前，大家熟知的淘宝网平台对于这种问题的解决方法是：请双方提供各自的原始图片，通过判断该图片是否未经过软件处理，而由摄影设备直接完成，来决定图片最终的归属。这种方法明显存在很大的问题。

下面在改进后的HAD水印算法的基础上，研究该算法在电子商务图像版权纠纷问题的应用，设计了具有如下功能的图像版权管理系统。

该系统的涉及目标是，商家对自己的图片进行注册并添加版权标记图片，当其版权受到侵犯时，能够通过取证，确定版权归属。设计的系统包括如下功能：

（1）图片登记：商家对自己需要添加水印的图片进行上传，包括水印图片;

（2）水印验证：系统存在一个专门负责验证的用户，对商家上传的原始图片、水印图片和商家的身份进行核实，如果验证通过，则系统为该商家的图片添加水印，之后商家就可以查看添加了水印之后的图片;如果验证不通过，则需要通知用户，告知不通过的原因;

（3）用户管理：系统用户分为游客、商家、负责验证的用户和系统管理员。需要对用户进行有效的管理，对用户的各类申请进行验证，只为合法的用户进行相应的授权;

（4）产品展示：商家可以查看自己的产品，并下载;

（5）图像归属仲裁：当出现图片归属问题纠纷时，负责验证的用户对双方提供的原图片提取水印，确定归属，最后对盗用的用户的权限作注销处理。

本系统还将结合加密、数字指纹、安全数据库等技术，才能形成一个完整的版权管理系统。

四、结语

数字水印技术在图片领域的发展非常迅速，但是，对于图片归属确认的平台是很缺乏的，这依赖于一个能抵抗各种攻击的水印算法，对这类问题的研究是非常有意义的。

参考文献：

[1]金聪. 数字水印理论与技术[M]. 北京：清华大学出版社， 2008.

[2]王坤. 基于DWT的彩色图像数字水印算法的研究[D]. 硕士学位论文. 山东师范大学， 2010.

[3]苏庆堂. 基于盲提取的彩色图像数字水印算法研究[D]. 博士学位论文. 华东理工大学， 2013.

[4]马强. 基于离散小波变换的彩色数字水印研究[D]. 硕士学位论文， 西北农林科技大学， 2013.

作者简介：程彬（1988-），女，汉族，湖北武汉人，硕士，工程师，任职于武汉东湖学院，研究方向：计算机应用技术。