基于视觉模型和整数余弦变换的数字水印算法.pdf

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1、·46·计算机应用研究2004年基于视觉模型和整数余弦变换的*数字水印算法舒世昌（湖南交通职业技术学院，湖南长沙410004）摘要：通过引入整数余弦变换与Hash函数方法相结合，在视觉模型框架下提出了一种新的数字水印算法。整数变换的引入，提高了运算速度和图像质量；视觉模型引入，使得水印算法抗JPEG压缩以及其他图像处理方法能力强。该水印方案加密方法符合公开密码体制，具有高度安全特性。关键词：数字水印；视觉模型；整数变换；单向Hash函数中图法分类号：TP309文献标识码：A文章编号：1001-3695（2004）10-0046-02Waterm

2、arkingAIgorithmviaVisuaIModeIandIntegerDiscreteCosineTransformSHUShi-chang（HunanTransportationVocationalTechnologyColleges，ChangshaHunan410004，China）Abstract：BasedonvisuaImodeI，integerDCT（DiscreteCosineTransform）andHashfunctions，annoveIwatermarkingtech-nigueisproposed.CompIe

3、xityisreducedandimageguaIityisimprovedcomparewiththeexistedDCTmethodsduetothein-troductionofintegerDCT.Moreover，visuaImodeIresuItsinraiseofresistantforJPEGcompressionandotherimageprocessing.Newwatermarkingtechnigueishighsecurity.Keywords：Watermarking；VisuaIModeI；IntegerTrans

4、form；One-wayHashFunction随着信息时代的到来以及数字技术和因特网的发展，计算整型变换只需要整型运算，因此极大地简化了运算过程；同时机网络已经成为发布信息的重要媒介。各种形式的多媒体数只要有足够长的字节长度来保留中间的整型数，截断误差将被字作品（图像、视频、音频等）开始以网络形式发表。为了避完全消除。因此它可以被用在图像编码、滤波等领域。免开发商蒙受巨大的经济损失，其版权保护成为一个迫切需要在已有的DCT算法中，均考虑所谓尺度化的DCT，此时变解决的问题。近年来迅速发展起来的数字水印技术为解决该（2n+1）k7换系数矩阵为C

5、N=［cos］0sk，nsN-1，该变换矩阵的问题提供了一种新的有效途径。数字水印技术已经发展了两2NN/2大类方法：T将数字水印嵌入到图像频域中，频域中振幅较小N行列式为lCNl=!2（）。由于对于一般的变换点数N=的特定的某一段被改变，也就是说，水印信息被嵌入到对图像2影响最小的DCT系数中；＠水印信息被嵌入到图像的灰度值2'是一个无理数，因此该矩阵不能表示为提升矩阵与整数矩阵或者数据流中。的乘积。换句话说，就是不能直接根据现有离散变换的快速算法建立相关的整数变换算法。下面讨论整数DCT的定义与快1整数DCT算法与单向Hash函数的描述速算

6、法。2现有基于变换（DCT，DWT，DHT等）的数字水印方案，都为简单记，将DCT矩阵的尺度系数忽略不计，DCT!N采用浮点运算；由于计算机的字长是有限的，在进行浮点运算1（2n+1）k7I矩阵记为CN=［akcos］0sk，nsN-1，CN=［cos时存在着截断误差。以DCT为例，一幅图像如果做一次DCT2N正变换，再做一次DCT反变换，中间不进行有损量化，图像也（2n+1）（2k+1）7］，其中，a为尺度因子。可以建立0sk，nsN-1k4N存在着损失。近年来，许多研究人员开始了不存在浮点运算的下面的分解性质。变换（包括整型DCT）研究。在

7、这些方法中，基于提升理论1I命题1N阶-DCT-1矩阵CN与N阶DCT-IV矩阵CN（LiftingScheme）的小波变换和8点、16点的整数离散余弦变NN可以通过两个点DCT-1与点DCT-I来计算，并且换（IntDCT）是可行的算法。一般说来，整型变换继承了它们22相应的浮点系数变换的许多特征，同时变换又是无损的；由于收稿日期：2003-10-18；修返日期：2004-03-09基金项目：国家自然科学基金资助项目（10171109）第l0期舒世昌：基于视觉模型和整数余弦变换的数字水印算法·47·其中，T为N个平面旋转组成的正交矩阵，且修改

8、，其中选用Oi，j/2来作为Di，j的修改阈值。N2Di，j=IDi，j（/Oi，j）I>（Ol，j）+Wi，j>（Oi，j/2）（II代表取整）kk