基于DCT算法的半脆弱数字水印算法研究.pdf

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1、学术探讨基金项目2015年第8期基于DCT算法的半脆弱数字水印算法研究张琪李昊（青岛科技大学，山东青岛266061）[摘要]提出一种基于DCT变换的半脆弱数字水印算法研究。该算法将原始图像进行分割，通过DCT变换生成水印，基于密钥生成矩阵并嵌入到图像块中。利用被篡改的图像半色调图和提取水印的差异进行篡改定位。实验仿真结果表明，该算法篡改定位精度较高。[关键词]半脆弱水印；半色调技术；篡改定位；DCT；密钥中图分类号：TP309.7文献标识码：A文章编号：1008-6609(2015)08-0030-03块所嵌入的水印子序列的

2、长度。经实验证明，水印长度受1引言到一定的限制，由Gaussian随机序列构成的水印具有最好随着计算机网络技术的飞速发展和广泛应用，数字图像的健壮性。处理变得简单易行，信息安全问题也成为相关领域的讨论热水印分量采用以下方法嵌入图像块的DCT系数中：点。如何保证信息不被非法复制、篡改、破坏、伪造、冒用等ìFk(m',n')(1+α⋅xi),l⋅ki

3、Sk∈FK(m',n')具有1个元素，α为拉伸因子，可由实按照数字水印的用途，大体可以分为鲁棒水印和脆弱水验确定，本文取2、6、9。实验表明，其值对不同图像都具有印。鲁棒水印具有较强的抗攻击能力，常被用于保护版权信较好的适应性。息；脆弱水印对攻击具有敏感性，能够检测和定位攻击，常用2.3DCT反变换于检验数字作品的完整性，以及对数字作品进行篡改的提最后，对DCT域中调整后的图像进行DCT反变换，得示，监测重要和精确的数据等领域。而半脆弱数字水印技术到包含水印的图像为结合了鲁棒性数字水印和脆弱性数字水印两种技术的特点，K-1f

4、͂(x,y)=∪IDCT{Fk'(m',n')}(2-2)在具有鲁棒性的同时，还对图像内容的篡改具有识别和定位k=0能力。水印便可以自适应地嵌入到图像中。数字水印的研究已经较为广泛。文献[8]将数字图像压2.4水印检测待测试图像f*(x，y)与原始图像的差值为缩后，分成图像块，将基于图像块的h’个生成的4比特水印K-1随机地嵌入到4个图像块中。引入图像块之间的相关性，结e(x,y)=f*(x,y)-f(x,y)=e(x',y').0x',y'<8(2-3)∪kk=0合与该块相邻图像块中随机选取的部分系数嵌入水印。对ek(x

5、’，y’)进行DCT变换2水印嵌入Ek(m',n')=DCT{ek(x',y')},0m',n'<8(2-4)水印嵌入算法包括以下4个步骤：得到可抽取待测试序列2.1分块DCT**WK={xi,l⋅ki

6、(u',v')∈Sk(2-5)将原始图像I分为K个互不重叠的图像块K-1W*={x*,0i

7、*与W的相似度可用下式k2.2水印生成和嵌入计算：水印W具有正态分布N(0，1)且为长度为L的伪随机序L-1L-1ρ(W*,W)=(x*⋅x)/(x*)2(2-7)∑ii∑i列，即W={xi,0iL-1},L=lK，其中l为每个分割后图像i=0i=0——————————————作者简介：张琪，女，山东潍坊人，本科，研究方向：数字水印、数字图像处理。基金项目：山东省高等学校科研计划项目，项目编号：J13LN34；国家级大学生创新创业项目，项目编号：201410426062；山东省重点研发计划项目，项目编号：2015GGX1

8、01020；青岛市科技发展计划项目，项目编号：KJZD-13-27-JCH；山东省高等学校青年骨干教师国内访问学者项目。-30-基金项目学术探讨2015年第8期若ρ(W*,W)>T，则表明被测图像块含有水印W*，否改的子块标记出来，得到篡改定位图D’。t为通过实验得到5则，不含有水印W。的一个阈值。由于本文算法嵌入的是缩小至1/16的原始图本文对Lena图像进行了实验。我们将图片“这”作为像的半色调图，因此，对于篡改定位的精度范围要大于4m×4m[7]。水印加入到Lena图像中，通过Matlab编程实现结果如下：4水印提取水

9、印的提取(检测)是通过计算相关函数实现的。从嵌入水印的图像中提取水印是嵌入规则的逆过程，把提取出来的水印与原水印作相似性运算，与指定的阈值比较，可确定是否存在水印。5实验结果分析实验环境为Matlab，仍以Lena图作为实验图像。主观上以人眼直接观察，客观上利用峰值信噪比来衡量含水印图像图