数字水印中二值图像信息隐藏方法研究

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2、水印中二值图像信息隐藏方法研究赵可新,刘振名(河北512程技术高等专科学校,河北沧州061001)摘要:通过对数字水印技术和二值图像信息隐藏方法研究,给出了二值图像信息隐藏算法,有效提高了电子签章系统的安全性.关键词:数字水印;二值图像;信息隐藏;信息安全中图分类号:TP391.4文献标识码:A近几年,政务电子化成为了社会数字化的一个新的发展方向,相关信息加密的技术的相对成熟以及对数字信息安全认证的广泛需求,使得电子签章技术得到了各行业的广泛关注,成为信息安全传输的研究趋势之一.电子签章系统的技术基础是数字签名和数字水印

3、技术口j.1数字水印技术数字水印技术,是指在数字化的数据内容中嵌入不明显的记号.被嵌入的记号通常是不可见或不可察觉的,但是通过一些计算操作可以被检测或被提取.水印与原数据(如图像,音频,视频数据)紧密结合并隐藏其中,成为不可分离的一部分[2].数字水印技术是隐写术的一种,隐写术是将数据隐藏(或嵌入)在另一种称为掩饰体(cover),宿主(host)或载体(carrier)的数据中让人无法察觉.修改后的掩饰体可以作为消息存储和发送,其中包括被隐藏的数据,即隐写对象(stegoobject),如图1所示数字水印主要有以下特点

4、:1)不可见性(Invisibility):加入水印后的图图1数据隐藏和提取的步骤像不能有视觉质量上的下降,与原始图像对比,很难发现二者的差别.2)鲁棒性(Robustness):加入图像中的水印必须能够承受施加于图像的变换操作(如加入噪声,滤波,有损压缩,重采样,D/A或A/D转换等),不会因为变换处理而丢失,水印信息经提取后应清晰可辨.3)安全性(Security):数字水印应能抵抗各种蓄意攻击,必须能够唯一地标识原始图像的相关信息,任何第三方都不能伪造他人的水印信息.数字水印兼有版权保护和内容真实性,完整性认证的功

5、能.鲁棒水印和易碎水印分别完成了这两个功能.研究发现,一个具有微弱鲁棒性的水印,由于其对众多图像操作的鲁棒性较低,因此,操作结果或多或少地会在提取水印上有所反映.根据这一特性,用户可以确定原始图像有没有被非法用户进行图像”操作”.这一类水印被称为易碎水印.易碎水印的研究热点目前已经转向在对特定操作鲁棒的同时保持对其他操作易碎的半易碎水印的研究.一般一个易碎水印应该满足三个基本要求,分别是:对篡改高度敏感;不可见性;不容易被替换.收稿日期:2010—12—14基金项目:国家863项目(2.5.1.25)作者简介:赵可新(1

6、970一),女(汉),河北泊头人,硕士,河北工程技术高等专科学校副教授,研究方向:计算机应用技术.48河北工程技术高等专科学校2二值图像二值图像,顾名思义,就是图像像素只存在”0”,”1”两个值,也叫做二进制图像.一般的二值图像都是纯黑白的,每一个像素值都将去两个离散值(O或1)中的一个,”O”表示黑,”1”表示白.针对印章图像,根据人们的习惯,印章的颜色基本上都是红色的,因此,也可以用二值图像来表示只有红,白两种颜色的印章图像.在研究中设定,红色像素用离散值”1”表示,白色像素用离散值”0”表示.如图2所示.二值图像存

7、储简单,结构紧凑等独特优势使其在数据传真,文字识图2印章图像示例别,条码识别和数字签名中得到了广泛的应用,基于二值图像信息隐藏的研究就有其独特的应用价值.然而,有关彩色图像,灰度图像的信息隐藏技术层出不穷,但针对二值图像的信息隐藏算法却并不多见,这是因为彩色,灰度图像的信息隐藏技术大多采用改变小部分被选择的像素值而不会引起视觉上察觉的方法,然而这种方法不能直接应用于像素值不是”1”就是”0”的二值图像.在二值图像中隐藏数据的主要问题是这种图像没有或具有少量”噪声”,即使只改变某些像素的之,也可能被察觉和引起怀疑,从而导致

8、对这些被察觉发生了改变像素值的攻击.2.1二值图像信息隐藏的特点在信息隐藏技术中,鲁棒性和嵌人容量是最为重要的两个指标.二值图像信息隐藏技术的鲁棒性指的是技术对抗打印,扫描,传真等转换攻击的能力.对于一般的信息隐藏技术,增强鲁棒性会以牺牲隐藏容量作为代价.信息隐藏技术的嵌入容量与鲁棒性是一对矛盾,要增强技术的鲁棒性将