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基于置乱的DWT域数字图像水印算法研究
摘要：
数字技术的广泛应用对数字图像的保护提出了更高的要求。数字水印技术是目前最常用的图像安全保证技术之一。本文采用离散小波变换（DWT）算法，并加入了置乱算法，提出一种基于置乱的DWT域数字图像水印算法。实验结果表明，该算法能够有效提高图像水印的安全性，同时保证水印的可提取性和鲁棒性。
关键词：DWT；数字水印；置乱算法；鲁棒性；可提取性
引言：
随着互联网技术的快速发展，数字图像在日常生活中得到了广泛应用。但是，数字图像的安全性始终是一个重要问题，如何有效的保护数字图像，防止被非法篡改和盗用？数字水印技术是一种得到广泛应用的数字图像保护技术之一。它通过将一些非常微小的信息嵌入图像中，来保证图像的安全性。数字水印技术应用广泛，其中最为常用的是基于离散小波变换（DWT）的数字水印算法，该算法具有鲁棒性强、信息嵌入量大、适用范围广等优点。本文以DWT为基础，并加入置乱算法，提出一种新的数字水印算法，通过实验证明了该算法在加密性、可提取性和鲁棒性方面的优劣势。
一、DWT数字水印算法
DWT数字水印算法是一种常用的数字水印算法，该算法通过小波变换将原始图像分解成多个频带，将水印信息嵌入指定频带内，从而达到锚定图像数据，对图像进行安全保护的目的。DWT数字水印算法流程如下：
1.将原始图像分解为多个频带；
2.在指定频带嵌入水印信息；
3.对嵌入水印信息后的图像进行小波反变换，得到水印图像。
DWT数字水印算法优点是信息量大、鲁棒性强、适用范围特点，但同时也存在着容易被攻击或篡改的缺点。因此，需要在DWT数字水印算法的基础上，增加一种安全性更高的算法，来提高数字水印的安全性。
二、DWT与置乱结合的算法
DWT与置乱结合的算法优点是在DWT数字水印算法的基础上所加入的置乱算法增加了密码学的特性，就算篡改者知道了水印嵌入的频带也无法轻易将水印信息解出。
DWT与置乱结合的算法分以下几个步骤：
1.对原始图像进行DWT分解；
2.对DWT分解之后的频带进行置乱操作；
3.在置乱之后的频带中嵌入水印信息；
4.对加入水印的置乱频带进行小波反变换，得到嵌入水印的图像。
置乱算法的选择对整个算法的安全性起着至关重要的作用。本文采用特定的置乱算法，对频带数据进行重排，实现信息隐藏和加密。置乱算法可以采用图像置乱、基于密码学的对称置乱，本文选择图像置乱加密算法作为置乱算法。
三、实验结果
用MATLAB软件进行程序调试，加入标准灰度图像测试，测试结果如图1所示。
图1实验结果
从实验结果可以看出，DWT与置乱结合的算法能够提供更高的图像安全性，同时保证水印信息的可提取性和鲁棒性。在密度比较小时，加入置乱算法渐进地产生较好的效果。
结论
本文在DWT数字水印算法的基础上，加入了置乱算法，提出了一种新的数字水印算法。实验证实，该算法能够有效提高数字水印的安全性，同时保证水印的可提取性和鲁棒性。因此，在数字水印算法的研究中，加入置乱算法是一个可行的办法，能够提高数字图像的保护性。