基于DCT变换的彩色图像水印盲提取算法-论文.pdf

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2015年3月计算机工程与设计Mar．2015第36卷第3期COMPUTERENGINEERINGANDDESIGNVo1．36No．3基于DCT变换的彩色图像水印盲提取算法赵春玉。，时宏伟，胡可鑫，颜可壹(1．四川大学视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室，四川成都610065；2．四川大学计算机学院，四川成都610065)摘要：为利用QR码的快速识别、高容量和高容错等特性，实现彩色图像的水印盲提取，提出基于IX；T变换的彩色图像水印嵌入和提取算法。对彩色图像的3个通道进行8*8分块，取IX；系数中MSB位作为水印嵌入地址，通过余数调整的方法实现水印的嵌入。提取水印时，通过对水印嵌入位的余数判定，对3个通道的结果进行投票处理，提取出水印信息，提取过程不需要原图像和原水印图像，是一种盲提取算法。通过实验验证了该方法的鲁棒性和透明性，计算复杂度较低，相对于很多变换域水印算法有明显优势。关键词：数字水印；隐写术；QR码；彩色图像；盲提取中图法分类号：TP391文献标识号：A文章编号：1000—7024(2015)03—0597—06d0i：10．16208／j．issnl000—7024．2015．03．008BlindwatermarkingalgorithmforcolorimagebasedonDCTtransformZHAoChun-yu，SHIHong-wei，HUKe—xin，YANKe-yi，(1．StateKeyLaboratoryofFundamentalScienceonSyntheticVision，SichuanUniversity，Chengdu610065，China；2．CollegeofComputerScience，SichuanUniversity，Chengdu610065，China)Abstract：TousetheadvantagesofQR-codeincludingquickidentification，highcapacityandhighfaulttolerance，ablindwater—markingembeddingandextractingalgorithmforcolorimageswasputforwardbasedonIX；Ttransform．Firstly，threechannelsofcolorimageweresegmentedinto8*8blocks，theMSBoftheIX；coefficientsofeveryblockwastakenasthewatermarkem—beddingaddressandwatermarkwasembedded．Whenextractingthewatermark，throughtheremainderoftheDCcoefficients，theresultsofthethree-channelwerevoted，thewatermarkwasextractedwithoutusingtheoriginalcoverimageandtheoriginalwatermarkimage．SoitW8Sablindextractionalgorithm．Experimentalresultsshowthealgorithmcansatisfytherobustnessandtransparencerequirementsofthewatermarkingsystem．Additionally，thecomputationalcomplexityofthealgorithmislowerthanthatofotheralgorithms．Keywords：digitalwatermark；stegan0graphy；(：一code；colorimage；blindextract网等。通过对图像添加水印的方式实现对图像信息的版权O引言保护或者隐藏信息传播。本文利用基于DCT变换域水印算法的鲁棒性和透明隐性水印是近年来水印技术研究的一个重要方向。数性，选取DCT变换中最重要的直流系数作为水印信息嵌入字水印和隐写术密切相关，结合隐写术的数字水印嵌入具的基数，并通过巧妙的方法实现水印信息的盲提取。在提有更好的透明性。如何提高水印的鲁棒性并减少水印提取取算法中加入投票机制，进一步提高了算法的鲁棒性。同过程中的额外信息，是水印技术发展的方向。文献Eli中时，本文将QR码图像作为水印，QR码不仅具有快速识水印算法虽然鲁棒性和透明性都很理想，但是该算法需要别、高容量、高容错等特点，而且适用于移动终端和互联进行大量的矩阵分解操作，因此计算复杂度较高，而且算收稿日期：2014—04—15；修订日期：2014-07—16基金项目：国家863高技术研究发展计划基金项目(2012AA011804)作者简介：赵春玉(1991一)，男，安徽滁州人，硕士研究生，研究方向为图像处理；时宏伟(1965一)，男，四川成都人，教授，研究方向为信息融合与实时处理系统；胡可鑫(1988一)，男，湖北黄冈人，硕士研究生，研究方向为图像处理；颜可壹(1989一)，男，湖南邵阳人，硕士研究生，研究方向为信息融合与实时处理系统。E-mail：275980464@qq．com 第36卷第3期赵春玉，时宏伟，胡可鑫，等：基于DCT变换的彩色图像水印盲提取算法·599·效果因子E取余操作，判断余数和E／2的比较来判断水印dc=dc—mad+3*Q／4是0还是1。本文的这种余数调整方法相比于文献[2，3]end中的嵌入算法具有更多的优势，首先这种余数调整法是针end对余弦变换后最重要位进行调整的，因此比以上算法中的dctblock(1，1)一dc取位更加安全，同时不影响图像的视觉效果；其次，这种block—embed—iDCTdct—block余数调整的方法计算简单，比起矩阵的变换操作复杂度低component—marked(u，v，it)一embed很多；最后每块中直流系数的余数调整是相互独立的，很—block容易设计出并行的程序实现本文算法，用空间换时间，加end快嵌入和提取的速度。end此外，本文的水印算法是应用于彩色图像。由于彩色combinecomponentmarkedasmarkedimage————图像的应用范围较灰度图像更加广泛，因此本文相对于很Output：marked—image多数字水印的其他算法，在彩色图像的水印支持方面更有3．2水印提取算法伪代码优势，适应能力更强。本文的嵌入算法是分别在3个通道，Password：ER，G，B通道添加水印信息嘲。提取时候也是提取3个水Input：marked—image印副本，通过投票来决定最终的水印结果，大大提高了算resizethewatermarkassize(marked—image)／8*8法的鲁棒性。decomposemarked——imageascomponent——markedE33理论分析可知，效果因子E和水印鲁棒性成正比，和一{R，G，B}水印透明性成反比。但是通过实验发现，这种比例关系并foreachcomponent—marked不是线性的_6]。实验结果可知，效果因子E取值2O一32之breakcomponent—marked[i]as8*8block一间就可以良好的权衡鲁棒性和透明性。本文实验中E的取>blocks值是2O。foreachblocks3．1水印嵌入算法伪代码block—blocks(u，v)Password：Edctblock—DCTblockInput：COVC：rimage，watermark，dc=dctblock(1，1)—resizethewatermarkassize(coverrmd=uint32(tic)modE—image)／8*8binarywatermarkifrmd>一O&&rmdblocksendforeachblocksendblock—blocks(u，v)foreachpixelofwatermarkvt—dctblock—DCTblockwatermarkvt—votewatermark(u，v，：)—dc=dctblock(1，1)endmad=uint32(dc)modEadjustwatermark——vtasrecover——watermarkifwatermark(u，v)一0Outputrecoverwatermark—ifrmd>一O&&mad<3*E／44实验结果与分析dc=dc—mad+E／4else4．1基本实验dc=dc—rmd+5*E／4本实验在IntelCore2DuoCPUT55501．83GHz处理end器，内存2G，操作系统Windows7，Matlab版本为else7．11．0(R2010b)。所使用的水印图片为含有“四川大学”ifrind>=0＆&rmd