一种可抗几何攻击的二值文本图像数字水印算法

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1、维普资讯http://www.cqvip.com2第00264年卷6第月2期NATURALSCI海EN南CE大Jo学U学RN报AL自o然FI科UJ学A版NUNIVESnV01．24No．2Jun．2∞6文章编号：1004—1729(2006)02—0137—08一种可抗几何攻击的二值文本图像数字水印算法李京兵(海南大学旅游学院，海南海121570228)摘要：针对二值文本图像纹理丰富，信息隐藏量少和取值形式为二值的特点，提出了一种可抗几何攻击的二值文本图像水印算法．该算法基于Dcr，它将二值图像的DCT、图像的视觉特征向量和加密技术有机结合起来，在提取水印时不

2、需要原始图像，是一种实用的盲水印算法，并且水印的嵌入不影响图像质量．最后对水印图像进行了常见的旋转、缩放、平移、扭曲等几何攻击试验，结果表明，该算法有理想的抗几何攻击能力和较强的鲁棒性．关键词：二值图像；DCT；数字水印；几何攻击；鲁棒性中圈分类号：TP391文献标识码：A随着互连网和多媒体技术的迅猛发展，数字媒体可以轻易地被拷贝及复制，如何对它们进行版权保护的问题变得日益重要．数字水印技术是一种有效的数字媒体版权保护方法l1j，可是人们目前研究较多的是如何在灰度、彩色图像和视频、音频中嵌入水印，而对如何在二值文本图像中嵌入水印的研究较少．但在实际应用中，二值

3、文本图像普遍存在，如政府文件、商业合同、发票、学历证书、病例、传真及扫描的文字材料等，有时它们更需要版权保护和防止篡改，并且对它们进行的几何攻击也经常存在．因此，研究能抗几何攻击的二值文本图像水印算法有较大意义．1二值文本图像数字水印技术的现状目前国内研究文本数字水印论文较少．常见的方法主要是在空间域中通过调整行间距、字间距或字符特征来嵌入水印．1．1行间距编码行间距编码是由贝尔实验室的Brassil等人提出的一种方法l4j．它就在文本的每一页中，每间隔一行轮流嵌入水印信息，而且利用人眼对于垂直移动1／300英寸的变化无法辨识，只能通过改变行间距来进行水印的嵌

4、入．1．2字间距编码在Huang等人提出的字间距编码l5(类似行间距码)这种方法中，水印的嵌入是通过将文本某行中1个单词左右移动来进行水印的嵌入．该词左右相邻的2个单词位置不动，只作为译码参考，当左右移动的水平距离在1／150英寸以内时，人眼无法看出来，故以此嵌收稿日期：2005—12—06基金项目：海南省教育厅资助项目(Hjkj200607)作者简介：李京兵(1966一)，男，河北邯郸人，海南大学旅游学院副教授，重庆大学20O3级在读博士研究生．维普资讯http://www.cqvip.com138海南大学学报自然科学版20O6矩人水印．1．3特征编码特征编

5、码是通过改变文档中某个字的特征(如字高、字体等)来嵌入水印，而另一些字不改变，仅作为译码参考．在以上二值文本图像中，嵌入水印的方法都是基于空间域，与变换域嵌入水印的方法相比，其信息隐藏量少，鲁棒性较差，且提取过程繁琐，更无法抗击扭曲等几何攻击，因为二值文本图像扭曲后，其行间距和字间距一般都要发生变化，并且汉字不存在英文意义下的字间距和基线，所以上述方法用于汉字，其嵌入水印效果不一定理想．本文提出了一种基于全局DCT变换的鲁棒数字水印算法，该算法有较好的抗几何攻击能力，且是盲水印，提取水印时不需要原始文本图像．主要思路是：先将二值文本图像进行全局DCT变换，再根

6、据低中频系数，找出二值文本图像视觉特征向量，然后通过HASH函数，与要嵌入的水印生成相应的一个逻辑表，该逻辑表作为密钥，通过向第三方注册，来保护自己对原作品的版权【6j．同时，通过这个密钥(SecretKey)可以提取出二值文本图像中与之对应的水印以证明自己对数字媒体的所有权．2图像的离散余弦变换(DCT)DCT用于图像编码，是目前广泛使用的JPEG压缩和MPEG一1／2的标准，是一种主流变换．该变换是在最小均方差条件下得出的仅次于K—L变换的次最佳正交变换，它运算速度快，精度高，甚至以提取特征成分的能力和运算速度之间的最佳平衡而著称．二维离散余弦正变换(DC

7、T)公式如下：r(u，)=-cc(()c㈤()∑∑f(x，，y)coscos0V=0⋯(=0，1，⋯，M一1；t7=0，1，⋯，Ⅳ一1)，式中c()：f=。‘cv)：f~／Ⅳt7=0，L2／=1，2，⋯，M一1；L~／2／Ⅳt7=1，2，⋯，N一1．二维离散余弦反变换(IDCT)公式如下：f(x,y)：=∑∑c(u)c(v)F(u，V)COScosu=0t=0⋯‘⋯x=0，1，⋯，M一1；Y=0，1，⋯，Ⅳ一1)，其中，Y为空间域采样值；，为频率域采样值．通常数字图像用像素方阵表示，即M=Ⅳ．3可抗几何攻击的二值文本图像水印算法3．1一种图像视觉主要特征向量的

8、选取方法目前大部分水印算法抗几何攻击能