一种自适应二维数字水印算法

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1、一种自适应二维数字水印算法易开祥石教英(浙江大学CAD&CG国家重点实验室，杭州，310027)【摘要】本文提出了一个以图像为水印的D‘，域二堆卣适应数字水印算法．为实现水即图像的叠加，我们首先将其进行8x8分块并进行DCT变换，然后对每块的DCT系数进行量化和调整，最后，取出每块的非零系数构成水印信号．为了实现自适应，首先将原始图像按8x8分块并利用视觉掩蔽特性对图像块进行分类，然后对每块进行DCT变换，根据块分类结果，水印信号以不同强度嵌入到图像块的DCT低频系数中。实验结果表明，谊算法具有较好的鲁棒

2、J生。【关键词】数字水印，人类

3、视觉系统，／PEG量化，离散余弦变换1引言随着数字技术和网络化的发展，多媒体信息(图像、视频、音频等)的交流达到了前所未有的深度和广度。人们可以通过Internet网发布自己的作品．传递重要信息，进行网络贸易等。但是其副作用也十分明显：作品侵权更加容易，篡改更加方便。如何既充分利用Internct网的便利，又能有效地保护知识产权和实现机密信息的传递，已受到人们的高度重视。传统的加密系统将数据加密传输，使没有密钥的人难以获取机密数据，它既限制了数据信息的交流，也不能很好地解决版权保护问题。因为数据一旦解密，就完全被解密人控制，其保护作用也

4、就消失。数字水印(digitalwatermarking)是实现版权保护的有效办法．成为多媒体信息安全研究领域的一个热点，也是信息隐藏技术研究领域的重要分支。它通过在原始数据中嵌入秘密信息——水印(watermark)来证实该数据的所有权。被嵌入的水印可以是一段文字、标识、序列号等。水印通常是不可见或不可察．它与原始数据(如图像、音频、视频数据)紧密结合并隐藏其中，成为源数据不可分离的一部分，并可以经历一些不破坏源数据使用价值或商用价值的操作而存活下来。透明性(不可见性)和鲁棒性是数字水印系统的两个最重要的特性。也就是说，水印必须是不可

5、察、不可铡和难于破坏的。对数字水印系统来说，为了达到较好的安全性和鲁棒性(强壮水印)，必须有较好的水印结构和水印嵌入策略。cox⋯等提出了强壮水印算法的几个重要原则：(1)为了使水印强壮．水印信号应该嵌入源数据中对人的感觉最重要的部分，在频谱空一325—问中，这种重要部分就是低频分量。这样起图像质量的严重下降。基于同样的道理，水印的强壮性大大提高。攻击者在破坏水印的过程中，不可避免地会引一般的图像处理技术也并不去改变这部分数据。(2)水印信号应该由具有高斯分布的独立同分布随机实数序列构成。这使得水印经受多拷贝联台攻击的能力大大增强。Po

6、dilchukh”提出了基于生理模型的强壮水印算法：利用HVS(Humanvisualsystem)和HAS(Humanauditorysystem)中的视觉模型．实现了两个频域数字水印系统，一个基于分块DCT框架，一个基于小波分解框架。它们的基本思想是利用从视觉模型导出的YND(JustNoticeableDifference)描述来确定在图像的各个部分所能容忍的数字水印信号的最大强度，从而避免破坏视觉质量。也就是说，利用视觉模型来确定与图像相关的调制掩模来插入水印。这一方法同时具有好的透明性和强健性。通过几年的研究发展，数字水印技术

7、取得了巨大的发展，出现了许多优秀的算法，包括文本、图像、图形、视频和音频数字水印算法。在这些算法中，水印信息一般是一个随机信号(与作者或作品有关，可称为一维水印)，水印嵌入在时域或变换域中进行。这些水印算法可称为一维水印算法。但是对于以圈标或图像为水印信息(可称为二维水印)的研究却鲜有报道。这主要是图标或图像数据量太大，如一幅64x64×8的图像，共有4096字节，如此大的信息是难于嵌入的。针对上述情况，并借鉴文献【1～6】的思想，本文提出了～个自适应二维数字水印算法。首先，将原始图像分成8×8块，利用视觉系统HVS的照度掩蔽特性和纹理

8、掩蔽特性把图像块分为四类。其次，将水印图像也分成8×8块，并在DCT域按JPEG量化表进行量化，并将量化系数进行归一化处理。然后，将原始图像块进行DCT变换，依据块分类结果，将水印图像块的非零量化系数按不同强度嵌入到原始图像块的部分DCT低频系数中。实验结果表明，该算法具有较好的稳健性。2水印嵌入算法算法基本框图如图I所示。算法基本思想是：首先将原始水印图像进行8x8块DCT变换，并对其DCT系数进行量化和调整，从而获得水印信号w：然后将原始图像按8姆块进行DCT变换，并利用其I-IVS特性，将水印信号按不同强度嵌入其部分DCT低频系数

9、中，从而完成水印信号的叠加。永印图像原始图像一326一图1水印嵌入算法框图含水印图像，———————．—．—．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．√2．1水印信号生成由于图像数据量大，若直接将其