基于数字图像的可见水印嵌入工具

孙容海，林楚雄，刘国忠，俞春强

（1.广西师范大学计算机科学与信息工程学院，桂林　541004；2.广西桂平市木乐第一中学，桂平　537202；3.广西师范大学网络中心，桂林　541004）

基于数字图像的可见水印嵌入工具

孙容海1，林楚雄1，刘国忠2，俞春强3

（1.广西师范大学计算机科学与信息工程学院，桂林541004；2.广西桂平市木乐第一中学，桂平537202；3.广西师范大学网络中心，桂林541004）

可见水印是保护数字图像版权的一种有效技术。设计和开发一个基于数字图像的可见水印嵌入工具。该工具是在Visual Studio 2013环境下开发，使用的语言为C#，通过使用图形设备接口（GDI+）实现为单幅图像和多幅图像嵌入文字可见水印或图像可见水印的功能，可有效保护数字图像版权。

数字图像；水印；GDI+；C#

国家自然科学基金项目（No.61562007）、广西高等学校科研项目（No.KY2015LX006）

0　引言

随着互联网技术和数字媒体信息化管理技术的发展，很多现实生活中的事物都转化为数字媒体在互联网上传播。传播过程中，未经版权保护的数字媒体很容易被盗用而带来很多负面影响。例如2015年11月中国科学网上发布：优朋普乐科技有限公司工作人员在市场监控时发现，有不法公司盗用“优朋普乐”、“优朋影视”等标识非法开展互联网电视业务[1]。这是非常典型的违法行为。为了维护数字媒体版权拥有者的权利，应该对数字媒体进行版权保护，因此本文设计和开发基于数字图像的可见水印嵌入工具具有重要的应用意义。该工具是在Visual Studio 2013环境[2]下开发，使用的语言是C#[3]，通过使用图形设备接口（GDI+）[4]实现在数字图像上嵌入文字可见水印或图像可见水印的工具，可以对单幅图像和多幅图像进行水印嵌入操作。下面详细介绍该工具的系统功能、可见水印嵌入操作流程、嵌入水印的方法和测试结果。

1　功能介绍

本文设计的数字图像可见水印嵌入工具的主要功能分为文字水印嵌入和图像水印嵌入。图1是该工具的功能模块图。各模块的详细功能介绍如下：（1）水印文字设置：当水印信息为文字时，先设置文字大小、颜色、字体以及文字水印在数字图像中的位置，包括左上、左、左下、上、中、下、右上、右、右下九个位置可选；然后输入作为水印的文字信息。（2）文字水印嵌入：将设置好的水印文字转换为位图，调用GDI+的绘制方法，把文字水印渲染到指定的数字图像相应位置上，从而实现文字水印的嵌入。（3）水印图像设置：当水印信息为图像时，先选中是否为图像水印的选项，然后设置水印图像在要保护的数字图像中的位置（与水印文字一样有九个位置可选）和水印图像的质量和透明度。（4）图像水印嵌入：与文字水印相似，将水印图像转化为位图渲染到需要保护的数字图像的指定位置上，完成可见水印的嵌入。

2　水印嵌入流程

本文基于数字图像的可见水印嵌入工具的水印嵌入流程如图2所示。首先，选择需要嵌入水印信息的数字图像，可以是单幅图像或多幅图像。然后，判断水印信息是否为图像，如果是，则设置水印图像在需要保护数字图像上的位置、水印图像质量及水印图像透明度；如果不是，则为文字水印，此时设置文字大小、文字颜色、文字字体、文字在图像中的位置及文字水印的具体内容。最后，根据所设置参数自动进行水印嵌入并可保存嵌入水印后的数字图像。

图1　功能模块图

3　水印嵌入方法

根据数字水印内容的不同，嵌入水印的方法分为文字水印嵌入和图像水印嵌入两类。

嵌入文字水印时，首先将水印文字转换为Bitmap位图，使用MesasureString（）方法根据设置好的水印文字参数获得水印字符串图像的宽度和高度。然后，通过需要嵌入水印的数字图像的宽度和高度属性及水印的位置参数来确定文字水印的位置坐标，同时将需要嵌入水印的数字图像也转换为Graphics类型[5]对象。最后，调用DrawImage（）方法将水印文字嵌入到需要保护的数字图像上。数据流图如图3所示。

嵌入图像水印时，首先将水印图像转换为Bitmap位图，通过ColorMap[]重建位图，通过颜色映射表和颜色矩阵调整水印图像透明度。然后，根据设置的水印图像位置计算其在需要嵌入水印的数字图像中的位置坐标，同时将需要嵌入水印的数字图像转换为Graphics类型对象。最后，调用DrawImage（）方法将水印图像嵌

图2　水印嵌入流程

入到需要保护的数字图像上。数据流图如图4所示。

图3　嵌入文字水印的数据流图

图4　嵌入图像水印的数据流图

4　测试结果

在Visual Studio 2013集成环境实现可见水印嵌入功能后生成可执行程序文件，运行界面如图5所示。主界面左侧是图像显示区，右侧是水印信息参数设置面板。图像显示区由4个PictureBox控件组成，其中PictureBox1控件基本覆盖左侧区域，用于为单幅图像嵌入水印时显示图像；另外三个PictureBox控件与PictureBox1叠放在同一区域，用于为多幅图像嵌入水印时显示图像。其中PictureBox2较大，位于上半部分，PictureBox3、PictureBox4较小，水平放置于下半部分。为多幅需要保护的数字图像嵌入水印时，通过单击下方图像可以将被单击图像以较大尺寸显示到上半部份，同时，单击左侧图像时，图像向左移动，单击右侧图像时则向右移动，以便查看其他未在界面上显示的图像。参数设置面板从上到下依次为添加需要保护数字图像的两个Button控件，分别用于添加单幅图像或多幅图像；设置水印文字大小、颜色和字体的ComboBox控件和CheckBox控件；选择水印嵌入位置的RadioButton控件；设置水印图像质量和透明度的Track-Bar控件；输入文字水印内容的TextBox控件；选择水印类型的CheckBox控件；参数设置面板最下方的两个Buttun控件，分别用于嵌入水印图像和保存嵌入水印后的数字图像。下面介绍水印的嵌入操作。

图5　软件运行界面

图6为单幅图像嵌入文字水印的效果图。首先单击“添加单幅图像”按钮，选择需要嵌入水印的“台灯”图像，然后设置水印文字大小、颜色、字体为默认值、水印在数字图像上的位置选择左上角，同时输入水印文字内容为“广西师范大学”，文字水印便自动嵌入到台灯图像上，最后单击“保存至”按钮即可保存嵌入水印后的图像。图7是待嵌入的水印图像“广西师范大学校徽”，图8为单幅图像嵌入该水印图像后的效果图。首先将水印类型选择为图像，即勾选“是否为图像水印”多选框，并设置水印图像的位置、图像质量和透明度，然后单击“添加水印图像”按钮，选择图7所示图像作为水印图像，图像水印即可按设定参数自动嵌入到数字图像指定位置，最后可手动保存嵌入水印后的图像。图9为多幅图像嵌入文字水印“广西师范大学”的效果图，图10为多幅图像嵌入图7所示图像作为水印图像的效果图。其操作与单幅图像嵌入水印的过程类似，只是添加需要保护的图像时，是单击“添加多幅图像”按钮，然后在打开的对话框中按住Ctrl键的同时选择多幅图像，这样所有的添加图像都会嵌入相同的水印。

图6　单幅图像嵌入文字水印

图7　水印图像

图8　单幅图像嵌入图像水印

图9　多幅图像嵌入文字水印

图10　多幅图像嵌入图像水印

5　结语

本文设计和开发了一个基于数字图像的可见水印嵌入工具。利用该工具可以很方便地为单幅图像嵌入文字可见水印或图像可见水印，也可以很方便地为多幅图像嵌入文字可见水印或图像可见水印。经测试，利用该工具进行文字水印嵌入和图像水印嵌入操作简单、方便，效果较好，具有较强的实际应用价值。

[1]优朋普乐关于“公司标识被盗用”媒体公告.http://science.china.com.cn/2015-11/16/content_8379417.htm.2015-11-16.

[2]Bruce Johnson.Professional Visual Studio 2013[M].John Wiley&Sons，Inc.，Indianapolis，Indiana，2014.

[3]Joseph Albahari and Ben Albahari.C#5.0 in a Nutshell（5th Edition）[M].O'Reilly Media，2012.

[4]朱付保，段赵磊，李灿林.精通C#4.0程序设计[M].北京:清华大学出版社，2014.

[5]Graphics类（System.Drawing）.https://msdn.microsoft.com/query/dev14.query，2016.

Digital Image;Watermarking;GDI+;C#

Visual Watermarking Tool Based on Digital Image

SUN Rong-hai1，LIN Chu-xiong1，LIU Guo-zhong2，YU Chun-qiang3

（1.College of Computer Science and Information Technology，Guangxi Normal University，Guilin 541004 2.No.1 Middle School of Mule in Guiping city of Guangxi，Guiping 537202 3.Network Center，Guangxi Normal University，Guilin 541004）

Visible watermark is an efficient technique for protecting copyright of digital images.Designs and develops a visual watermarking tool based on digital image.This tool is developed in Visual Studio 2013 and the programming language is C#.It embeds visible text watermark or visible image watermark into one or several images by GDI+and can efficiently protect copyright of digital images.

1007-1423（2016）32-0058-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.32.013

孙容海（1971-），男，湖南安化人，硕士，工程师，研究方向为图像处理，Email：ronghaisun@yeah.net

林楚雄（1992-），男，广西岑溪人，本科生，研究方向为计算机软件

刘国忠（1975-），男，广西桂平人，中学一级教师，从事领域为计算机教育

俞春强（1988-），男，江西上饶人，硕士，助理研究员，研究方向为信息隐藏

2016-09-13

2016-11-13