一种基于DCT域颜色分量的数字盲水印算法

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1、第40卷第5期2010年9月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．5SeP．2010一种基于DCT域颜色分量的数字盲水印算法刘晓光1，陈政伟2，孙慧然3，孙静波3(1．吉林省计算机技术研究所，吉林长春130012；2．长春工业技术学校，吉林长春130062；3．长春工业大学软件学院，吉林长春130012)摘要：研究了DCT域变换技术、提出一种基于DCT域颜色分量的数字盲水印算法，该算法将水印信息嵌入到人眼不易识别的蓝色分量中，有效地提高了水印的不可见性，并且通过采用均值嵌入有效地实现了水印的盲提取。实验通过图像整体嵌

2、入水印，有效地抵抗剪切和加噪操作带来的水印丢失问题。关键词：数字水印；DCT；水印的嵌入中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1671．654x(2010)05．0041．03引言计算机科学技术的发展，为人们在获取信息和交流信息的过程时提供了很大的方便，人们为了获得信息的版权得到保护，所以迫切需要一种新的技术来保护版权，这是当前要研究的一个重要课题。数字水印是一种有效地数字产品版权保护和数据安全维护技术，它将具有特定意义的标记(水印)，利用数字嵌入的方法隐藏在数字图像、声音、文档、图书、视频等数字产品中，用来证明创作者对其产品的所有权，并作为起诉非法侵权的证据

3、，同时通过对水印的检测和分析来保证数字信息的完整可靠性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪的有效手段。目前虽有许多人讨论有关数字水印技术的问题，但数字水印始终没有一个明确的定义。数字水印技术是一种信息隐藏技术，它的基本思想是指在数字化的多媒体数据中嵌入某些能证明版权归属或跟踪侵权行为的秘密信息，这些秘密信息可以是作者的有意义的文本信息等，以保护数字产品的版权、证明产品的真实性。这些信息通常是不可见的。与宿主数据如图像、语音、视频数据紧密结合并隐藏其中，只有通过专用的检测器或阅读器才能提取。因此数字水印技术在版权保护方面得到了广泛的应用。1数字水印技术原理[1】一个数

4、字水印一般包括三个基本方面：水印的生成、水印的嵌入和水印的提取或检测。数字水印技术实际上是通过对水印载体媒质的分析、嵌入信息的预处理、信息嵌人点的选择、嵌入方式的设计、嵌入调制的控制等几个相关技术环节进行合理优化，寻求满足不可感知性、安全可靠性、稳健性等诸条件约束下的准最优化设计问题。而作为水印信息的重要组成部分——密钥，则是每个设计方案的一个重要特色所在。往往可以在信息预处理、嵌入点的选择和调制控制等不同环节人手完成密钥的嵌入。2变换域水印算法口。3J基于变换域的水印算法基本上都是通过改变频率域上的一些系数值来嵌人大量的比特数据，这类算法都具有不可察觉的特点。这些一

5、般都是基于局部或全部的变换，这些变换包括离散余弦变换(DcT)、小波变换(DWT)、傅立叶变换(DFTr或F兀’)以及哈达马变换(HT)等。其中基于分块的离散余弦变换(DcT)是最常用的变换之一也是论文研究的重点。3DCT(DiscreteCosineTransfonn)域变换离散余弦变换(DcT)是数字信号处理中常用的一种正交变换H。]，也是数字水印技术中重要的变换域方法。离散余弦变换是傅立叶变换的一种特殊情况，在傅立叶级数展开式中，如果被展开的函数是实偶函数，那么其傅立叶级数中只包含余弦项，再将其离散化可导出离散余弦变换。一个肘×Ⅳ的矩阵A的二维DCT被定义⋯为：

6、％=％a。笔蓑A。c。s巫铲c。s巫氇寺必％=％a。∑∑A。cos丛铲cos丛铲(1)收稿日期：20lO．05．17作者简介：刘晓光(1958一)，男，吉林长春人，高级工程师，研究方向为计算机应用技术。·42·航空计算技术第40卷第5期其中，0≤p≤M一1，O≤q≤Ⅳ一l旷11竺护～(2)口p2{。Lz，。【／2／肘，l≤q≤M一1B。称为矩阵A的离散余弦变换(DCT)系数。二维离散余弦变换的逆变换公式如下：A。：纂薹％％％c。s巫铲c。s巫马寺必A。=∑∑％％％cos盟铲cos盟铲p20口20⋯·』’(3)其中，O≤m≤M一1，0≤n≤Ⅳ一l旷

7、．1竺巾一(4)ap

8、2{一I斗J‘【~／2／肘，l≤p≤肘一1旷f1竺旷o(5)a42{一L]J‘【／2／Ⅳ，1≤q≤Ⅳ一1余弦变换的性质：1)余弦变换是实的正交变换。2)余弦变换不是D门的实部，但一个序列的余弦变换和经过对称扩展的DFT有关，故DcT可直接由DFYr算法求得。3)余弦变换对高度相关的数据具有良好的集中能量特性。DcT变换域上的数字水印具有很强的鲁棒性，可以抗各种信号变形。实际上，变换域水印算法就是利用相应的变换方法(DCT、DWT、D盯等)将数字图像的空间域变数据转化为相应的频域系数；其次，根据待隐藏的信息类型，对其进行适当编码或变形；再次，确定某种规