一种基于dct域的鲁棒性数字水印算法new

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1、万方数据MicrocomputerApplicationsVoL16,No．I，2010研究与设计截型屯脑虚甩2010年第26卷第1期文章编号：1007．757X(2010)1-0011-02一种基于DCT域的鲁棒性数字水印算法曹军梅摘要：主要研究了在数字图像信号中加入有标志意义的二维水印的方法，提出了一种基于离散余弦变换的数字水印算法。为了保证该算法的鲁棒性和透明性的良好平衡，首先，将二维水印进行置乱，提高了水印信息的安全性；其次，采用分块DCT变换及依据HVS有选择地选取部分中频系数进行修改的策略，增强了数字水印嵌入的稳定性

2、，并且该算法实现了数字水印的盲提取；最后通过仿真实验证明，该算法不仅具有较好的透明性，而且对诸如压缩、加噪、裁剪、缩放、旋转、滤波、平滑等攻击均具有较好的鲁棒性。关键词：数字水印；余弦变换；嵌入；提取；鲁棒性；透明性中图分类号：TP309文献标志码：A0引言随着通信、计算机和网络技术的飞速发展，数字作品的高速传输、处理和存储已成为现实，但由于数字作品的易复制及易篡改性，也严重侵犯作品所有者的知识产权。为解决这一问题，近几年国际上提出了一种全新的信息安全技术——数字水印技术。其核心在不影响原数字作品可用性的前提下把不可移除的水印信

3、息嵌入在作品中，当作品的版权问题发生争执时，通过作品中提取的水印信息可以确认作品的版权。数字水印算法直接决定了数字水印技术的实际应用，水印算法要解决的主要问题是数字水印的鲁棒性和透明性。数字水印算法主要有两类：空间域算法【I】和变换域算法【21。与空间域算法相比，变换域尤其是DCT域上的水印方法主要有以下优点：一是在变换域中可有效地与人类视觉系统的某些特征相结合；二是可与现有的图像压缩标准兼容，同时在DCT域实现的水印算法，计算复杂性也往往较低。本文提出了一种新的数字图像水印算法，该算法以余弦变换理论为基础，能够通过原图像的分块

4、变换、有选择地修改余弦系数等措施，将有含义的灰度水印图像(即二维水印)嵌入剑被保护的作品图像中，并能进行水印的盲提取，同时该水印算法还能抵抗多种攻击，具有较强的鲁棒性。1数字水印的嵌入假设原始图像为I(x，J，)，l≤(x，y)≤N，N为用像素点表示的原图像大小。假设二维数字水印为w(i，，)，1茎(f，_，)sM，M为用像素点表示的水印图像大小。则二维水印形的嵌入过程(关键步骤)可描述如下：1．1水印图像的预处理为了消除二维水印图像形的像素空间相关性，提高数字水印算法的鲁棒性，确保水印图像某一部分受到破坏后仍能全部或部分的恢复

5、水印，宜首先对二维水印图像进行置乱变换。本文采用Arnold变换13】对二维水印图像形进行置乱变换。并将置乱次数n作为密码保存。1．2原始图像的分块处理将原始图像l(x，y)分割为互不覆盖的8×8的子块-IB(m，n)，l≤(朋，功s8，l≤B≤￡，L为分块数，显然L=(Ⅳ×—Ⅳ)／8×8。1．3水印信号的嵌入本文将存离散余弦变换域中嵌入水印信息，这是因为，一是在变换域中可有效地与人类视觉系统的某些特征相结合：二是可与现有的图像压缩标准兼容，同时在DCT域实现的水印算法，计算复杂性较低。(1)对每个如块分别做DCT变换，即DCT

6、(IB)，得到厶(“，D。(2)在DCT域中确定水印嵌入位置。为了提高水印的透明性和鲁棒性，本文首先选取如(缸，v)的DCT中频系数进行添加水印，这是因为：(a)系数低频部分集中了图像信号的大部分能量，是DCT系数矩阵巾最重要的部分，在此添加水印易出现图像失真；(b)高频部分又是各种图像处理最容易去除的部分，在此添加水印很容易被破坏掉。其次，在每个如(甜，v)块中选取1个中频系数及在Zig-Zag排序中相邻的6个系数，因为根据HVS径向频率彩的排列图【4】，在12<09<20区域所对应的DCT变换系数中嵌入水印信息既能够保证水印

7、的鲁棒性又能够满足其透明性。设在第k块中选取的1个中频系数是xk(i+3，，+3)，则其相邻的6个系数为：xk(i+6，力，xk(i+5，p1)，xk(i+4，歹+2)，xk(i+2，p4)，xk(i+l，p5)，极(f，／+6)。(3)水印嵌入。为了保证透明性和鲁棒性的良好平衡，本文通过采用部分修改巾频系数的方法，将水印信息嵌入到每块选中的中频系数中，具体步骤如下：①计算“升3，，+3)的相邻6个系数的平均值，即．厂一l3、露=剖Ext(i+3-1√+3+，)+∑xk(i+3-1√十3十，)l②嵌入运算为了保证原图像的保真性，

8、即水印的透明性，我们对每个8x8的子块嵌入1比特的水印信息，嵌入位置的系数为硝什3，，+3)，嵌入公式为：基金项目：延安大学科研资助项H(YDK2007-025)作者简介：曾军梅(1970一)，女，陕西延安人，延安大学计算中心．副教授，硕士研究生，主要从事信息安