Arnold置乱密钥

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1、第29卷第2l期计算机工程与设计2008年11月VO1．29NO．21ComputerEngineeringandDesignNOV．2008基于离散余弦变换的数字水印算法王国明，侯整风。(1．安徽理工大学计算机科学与工程学院，安徽淮南232001；2．合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009)摘要：针对数字产品的版权保护问题，提出了一种基于离散余弦变换的数字水印算法；通过对水印攻击原理的分析，提出了由认证中心分密钥和作者分密钥组成的水印密钥生成方案，较好地解决了水印在抵抗解释攻击方面问

2、题，提高了水印信息的安全性。实验结果表明，该算法不仅具有良好的不可见性，而且对JPEG压缩、高斯噪声和图像剪切等攻击有理想的鲁棒性。关键词：信息隐藏；离散余弦变换；数字水印；版权保护；解释攻击中图法分类号：TP309文献标识码：A文章编号：1000．7024(2008)21．5635—03DigitalwatermarkingalgorithmbasedonDCTWANGGuo—ruing，HOUZheng—feng。(1．SchoolofComputerScienceandEngineering

3、，AnhniUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001，China；2．SchoolofComputerandInformation，HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009，China)Abstract：AdigitalwatermarkingalgorithmbasedonDCTisproposedaboutcopyrightprotectionofthedigitalproducts．Akeyproduc

4、ingschemeisproposedbyattestationcenterkeyandauthorkeyafteranalyingtheprincipleofwatermarkingattack,itCansolvetheexplanationatackwellandimprovethewatermarkingsecurity．Theexperimentresultsshowthatwatermarkingembeddedbythealgorithmisinvisibleandrobusteno

5、ughtoJPEGcompressing，Gausenoiseandtheexplanationatack，andSOon．Keywords：informationhiding；DCT；digitalwatermarking；copyrightprotection；explanation~tack0引言I离散余弦变换和Arnold置乱作为信息隐藏技术的重要分支，数字水印技术的出现1．1离散余弦变换与发展，为解决数字产品的版权纠纷开辟了一条新的途径。用S(x，y)表示一个NxN图像的块，S(U，v)

6、表示对应块的用于版权保护的数字水印是利用水印嵌入算法在数字产品DCT(discretecosinetransform)系数，则二维DCT系数及其IDCT中嵌入一个版权信息，它可以是文字、图像或其它符号等，(DCT反变换)系数的计算公式如下其内容可以是作品的作者、所有权、发行者以及授权使用者N-

7、=s等有关信息，这些信息能够较好地证明版权的归属。数字⋯0；0(、)cos(、T)(1)水印应满足透明性(不可见性)、鲁棒性以及安全性等基本特性“，其中透明性与鲁棒性是一对矛盾，是水印算法必须重咖：专‘’”

8、=0茎V=0椭【＼】cos(、v)，(2)点解决的问题。其中：若u／v：0，则C(u／v)=1／42；否则，C(u／v)=I。本文在详细分析和研究了数字水印算法和攻击原理的基在对DCT系数反复研究之后，发现这些系数可以分成3础上，提出了～种基于离散余弦变换的数字水印算法以及水部分，即低频部分、中频部分和高频部分，其中低频部分聚集印密钥是由认证中心分密钥和作者分密钥生成的密钥方案。着图像的大部分能量，中频部分聚集着图像的小部分能量，高在离散余弦变换的重要系数上嵌入水印，水印信息是一幅二频部分则聚集着

9、图像的很小部分能量，而中高频系数是JPEG值图像，在水印嵌入前利用Arnold变换进行置乱，提高水印的压缩的对象，因此，把水印信息嵌入到DCT的低频系数之中，安全性。实验结果表明该水印算法很好地解决了水印的透明具有较强地抗JPEG压缩能力。考虑到水印对图像视觉的影性与鲁棒性之间的矛盾，该密钥生成方案较好地解决了解释响，文中选择低频系数的后半部分，即(2，2)至(3，3)，作为水印嵌攻击问题。入位置。图像压缩实验结果如图1所示。收稿日期：2008．05—09E—mail：gmwang