基于空间重构的最优数字水印算法

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1、基于空间重构的最优数字水印算法谭秀湖（成都体育学院新闻系,四川成都610041）摘要：针对数字图像的版权保护问题，提出一种基于空间重构的数字水印方法，即分别计算数字图像统计特征，并对统计特征进行空间分解和重构，通过嵌入矩阵的构造，将水印嵌入到最少受图像改变影响的子空间，使嵌入的水印具有鲁棒性，实现嵌入水印统计意义下最优。通过对特征子空间选取限制，算法具有高的检测概率和安全性，低的虚警概率。仿真得到的结果，表明了算法具有好的鲁棒性。关键词：数字水印；空间分解和重构；统计最优；安全性；鲁棒性中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：()AnOptimizationStatisticsWate

2、rmarkingMethodBasedonfeatureSpaceReconstructionTanXiuHu(JournalismDepartment,ChengduSportUniversity,Chengdu,Sichuan610041,China)Abstract:Totheproblemofdigitalpicture’scopyrightprotection,weproposeanoptimizationwatermarkingmethodbasedonspacereconstruction.Throughcalculatingthestatisticalpropertyofth

3、edigitalimage,weseparatelyobtainthefeaturespaces.Passingspacesdecomposingandreconstructingofdigitalimageandconstructingtheembeddingmatrix,weobtainthattherobustnessoftheapproachliesinhidingawatermarkinthesubspacethatisleastsusceptibletopotentialmodification;andrealizetheoptimizationstatisticsoftheem

4、beddingwatermark.Throughanalysisandconstrainttheconditionsofsubspace,thealgorithmweproposedcanobtainahighdetectionprobabilityandsecurity,alowfalsealarmprobability.Therobustnessofthewatermarkingmethodisdemonstratedbyakindofattacksthroughcomputersimulation.Keywords:DigitalWatermark;SpaceDecomposition

5、andReconstruction;OptimizationStatistics;Security;Robustness1引言[1,2,3]近年来，数字水印作为一种数据隐藏技术，已广泛地应用于授权认证、版权保护等方面。[4]数字图像水印可分为三类：鲁棒性水印、半脆弱性水印和脆弱性水印。半脆弱性水印和脆弱性水印通常应用在内容认证，而鲁棒性水印应用于身份认证。数据率、鲁棒性和嵌入水印视觉不可觉察性，是每个鲁棒性数字图像水印算法设计时必须[4,5][6]考虑的问题。同时，嵌入水印的能量，必须在数字水印的安全性和鲁棒性之间权衡。对于数字水印的检测，宿主图像往往被理解为强噪声，水印检测相当于在强噪声背

6、景下微弱信号的检测。但更为确切的理解是，由于水印嵌入者在水印检测前完全了解宿主图像，宿主图收稿日期：基金项目：国家自然科学基金((No.50909025,60772128)作者简介：谭秀湖(1971－)，男，吉林辽源人，高级工程师，博士，从事信号与信息处理数字水印通讯作者：谭秀湖，男，博士；电话：13908077560;E-mail：txhchinese@163.com[7,8]像不应该被简单理解为纯粹强噪声。因而，水印嵌入者应充分利用宿主图像的特征嵌入水[9,10,11]印，先前研究方法也基本聚焦于此。然而，根据信号检测理论，水印检测类似于在一个[12]已知特性的噪声信道中进行最优一致检

7、测，选择最佳传输信号的问题。因而，我们更应将嵌入水印理解为一个随机过程，通过分析嵌入水印随机误差的统计特征，使误差能量最小映射到重构空间，从而实现嵌入水印在统计意义下最优。为此，我们提出一种基于空间重构的最优数字水印算法。算法通过分析嵌入水印随机误差的统计特征，并将随机误差的统计特征分别进行空间分解后进行空间重构，将水印嵌入到重构空间，使误差能量最小映射到重构空间。2水印误差能量分析图像在传输和使用过程中经常