基于DWT与非负矩阵分解的鲁棒数字水印技术

本文主要探讨了一种基于小波变换（Discrete Wavelet Transform, DWT）和非负矩阵分解（Non-negative Matrix Factorization, NMF）的新型盲鲁棒数字图像水印技术。在现代信息技术领域，图像水印是一种重要的保护知识产权和防止篡改的技术，特别是在数字媒体中，确保数据的完整性和真实性至关重要。 首先，作者介绍了一种创新的方法，将原始图像通过DWT进行多分辨率分解，这种方法能够保留图像的局部特征并有效地隐藏水印信息。DWT利用了信号在不同尺度和频率上的特性，将图像分解成低频（LL）、高频水平（LH）、高频垂直（HL）和高频对角（HH）四个子带，每个子带对应不同的频率成分，这为后续水印嵌入提供了精细的载体。 接着，非负矩阵分解被用于嵌入隐藏的伪随机水印序列。NMF作为一种特殊的数据分解技术，它要求分解后的因子矩阵非负，这样可以保持数据的物理意义，并且有助于提高水印的不可见性。通过将水印序列与DWT的分解系数相结合，使得水印能在不改变原图像视觉质量的同时，嵌入到图像的深层结构中，从而实现隐藏和保护。 本文的核心贡献在于，结合了DWT的多分辨率特性与NMF的物理可解释性，构建了一个既能抵抗常见的图像处理攻击（如缩放、旋转、噪声干扰等），又能保持水印可靠性的盲水印系统。由于水印的嵌入位置分布在多个子带中，即使面对复杂的图像处理操作，也能确保水印的完整性，提高了系统的鲁棒性。 这项研究提供了一种有效的数字图像保护策略，对于版权保护、信息安全和多媒体应用具有重要意义。通过采用这种基于DWT和NMF的水印方法，能够在不影响图像质量的同时，实现高效、安全的信息隐藏和验证，从而满足现代数字化环境下对数据保护的需求。