基于dct变换的图像数字水印算法new

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1、万方数据第35卷(2007)第8期计算机与数字工程109基于DCT变换的图像数字水印算法4徐世刚1’李娟1’胡广2’(武汉科技大学电子信息工程系1’武汉430081)(华中科技大学电子信息工程系2’武汉430074)摘要数字水印技术在保护数据信息安全和版权方面有着重要的应用。对基本DcT域图像数字水印算法进行改进，该算法采用可视的二值图像作为水印信息，利用人类视觉系统(HVs)的冗余特性，将图像块进行分类，并结合边缘检测和Amold型置乱变换加密，通过在图像块DcT域中修改低频区Dc分量来嵌入不

2、同强度的水印。实验结果表明，该算法生成的水印是不可见的，并且对常见的图像处理和噪声干扰具有较好的鲁棒性。关键词数字水印边缘检测图像置乱Amold变换中图分类号TP3911数字水印概述数字水印技术是一种将特制的不可见的标记，利用数字内嵌的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，用以证明原始作者对其作品的所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权的证据，同时通过对水印的检测和分析，验证数字信息的完整可靠性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。一般认为数字水印应具有安全性(可证明性)

3、、隐形性(不可感知性)、稳健性(鲁棒性)和自恢复性等特点。具有上述特点的水印才是严格意义上的数字水印，但由于对数字水印的定义尚未统一，许多文献中讨论的数字水印并不具备上述特点，或者仅具有上述的部分特点。由于数字图像比声音、文字等蕴涵更多的信息量，因而现今对数字水印的研究，大多数都是针对图像进行的。2水印嵌入、提取位置的选择早期的基于DcT变换的水印算法是把水印嵌入到频域的高频系数中，因为原始图像经过DcT变换后，大部分信息集中在低频部分，因此可以将水印嵌入含信息量少的高频部分，以尽量减少对原始图

4、像的影响。这样能保证视觉透明性，但是，各种常见的图像处理操作对于图像高频部分的损坏可能性很大，如有损压缩、低通滤波等，水印很容易在经历图像处理的过程中损失，故这类算法所产生的水印稳健性很差。变换域图像的大部分能量集中在低频部分，DcT变换后低频系数值较大，而高频系数值较小。人眼对于DcT域低频区敏感，对于高频区则不十分敏感。如果要获得很好的稳健性，数字水印应加在低频部分，但是这样引起的图像降质较大，无法保证视觉透明性。为了避开这一矛盾，很多文献中将水印嵌入选在图像的中频部分，从而在视觉透明性和稳

5、健性之间进行折衷。黄继武⋯等人在对DcT系数Dc和Ac分量的定性和定量分析的基础上，指出Dc分量有更大的视觉容量，比Ac分量适合嵌入水印，而且Dc分量的水印具有更好的稳健性。本文采用将水印信息嵌入到DCT变换后低频区的DC分量上，即选择每个DcT块左上角的一个点作为嵌入位置。3水印信息置乱加密与解密置乱技术怛。是随着信息安全与保密被日益重视而发展起来的图像加密技术。目前，常用的技术主要有以下几种：Amold变换po、幻方、Hilbert曲线、conway游戏、Gmy变换等。将置乱技术应用于水印系

6、统，是通过置乱变换尽可能地分散错误比特的分布，以提高数字水印的视觉效果，增强数字水印的鲁棒性。设原图像I为N×M大小，假定像素位置为(名，y)，按几何变换置乱后的像素位置为(石’，戈’)，则几何变换的置乱方法如公式(1)所示：+收到本文时间：2006年4月2日作者简介：徐世刚，男，本科生。李娟，女，硕士，助教，研究方向：图像处理与模式识别。胡广，男，博士研究生，讲师，研究方向：图像处理与模式识别。万方数据110徐世刚等：基于DCT变换的图像数字水印算法第35卷其中，A中元素均为整数，当A取l：：

7、l时，就为‘＼lz，著名的Amold变换。在一定条件下，Amold型置乱变换具有周期性。本文采用Amold变换的数字图像置乱技术。将数字水印图像视为一个矩阵，则经过Amold变换后的图像会变得混乱不堪，但继续使用Amold变换，一定会出现原始图像。在嵌入水印信息时，利用密钥来控制水印信息置乱次数，对水印信息加密。在水印提取时，只有通过正确的密钥才能解密得到水印信息，即使攻击者知道嵌入算法，提取的也只是一堆毫无意义的乱码。此外，可以随机控制水印图像信息嵌入前变换的次数。4边缘检测加重水印嵌入强度边

8、缘检测M1方法试图通过检测不同区域间的边缘来解决水印嵌入强度的问题。常用的微分算子有梯度算子(如Robert算子、Prewitt算子、sobel算子)、方向算子(如Kirsch算子)、拉普拉斯算子、马尔算子、综合正交算子、坎尼算子和沈俊算子等。本文考虑人眼视觉对边缘变化激烈处的不敏感特性和边缘检测技术的特征，结合边缘检测对图像进行处理。将原始图像进行分块DcT变换后，在嵌入水印的同时对各块做边缘检测，对处于边缘地带的分块加重水印嵌入的强度。在提取水印时，根据各块的边缘检测选择不同的提取系数提取水