计算机应用

作者：肖海林, 孔祥婷, 王玉, 周迪, 戴晓明

单位：1.湖北大学 计算机学院，武汉 430062；2.浙江宇视科技有限公司，杭州 310051；3.北京科技大学 计算机与通信工程学院，北京 100083

关键词：图像水印,二维离散哈尔小波变换,奇异值分解,海森堡矩阵分解,Arnold置乱

基金：广西重大专项(AA24263034);广西重点研发计划项目(桂科AB23026034);国家自然科学基金资助项目(61872406);湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目(T2021001)

针对传统的水印算法在面对不同类型的攻击时所表现出的鲁棒性不强和透明性不足，提出一种基于改进奇异值分解（SVD）和二维离散哈尔小波变换的图像水印算法。首先，采用最大分割Arnold变换对水印图像进行置乱，以确保图像能量的均匀分布，从而提高水印的稳定性和抗攻击性，并使水印对潜在威胁具有强大的鲁棒性；其次，为增强加密过程，引入哈尔小波变换对图像进行多尺度分析，并提出改进的经济型SVD方法，以进一步提高算法的安全性和稳定性；最后，通过逆变换来还原生成图像水印。所提算法具有可逆性和易操作性，能保证图像的视觉质量。数值仿真实验结果表明：加水印后的5张经典宿主图像在未受攻击时的峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）均分别大于42.448 1 dB和0.999 4，展示了良好的透明性。当面临高斯噪声、椒盐噪声和JPEG压缩等攻击时，所提算法的归一化相关系数（NC）值超过0.99，优于离散小波变换（DWT）+SVD（DWT+SVD）、整数小波变换+海森堡矩阵分解（HMD）+SVD（IWT+HMD+SVD）、整数小波变换+SVD（IWT+SVD）图像水印算法；即使在其他攻击，如锐化、运动模糊以及斑点噪声等面前，在相同条件下所提算法的NC值仍保持在0.968以上，验证了在抵抗各种攻击方面的鲁棒性和透明性。

来源：2025年第3期

《计算机应用》期刊编辑部

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