基于DCT算法的半脆弱數(shù)字水印算法研究.pdf

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1、學(xué)術(shù)探討基金項目2015年第8期基于DCT算法的半脆弱數(shù)字水印算法研究張琪李昊（青島科技大學(xué)，山東青島266061）[摘要]提出一種基于DCT變換的半脆弱數(shù)字水印算法研究。該算法將原始圖像進行分割，通過DCT變換生成水印，基于密鑰生成矩陣并嵌入到圖像塊中。利用被篡改的圖像半色調(diào)圖和提取水印的差異進行篡改定位。實驗仿真結(jié)果表明，該算法篡改定位精度較高。[關(guān)鍵詞]半脆弱水??；半色調(diào)技術(shù)；篡改定位；DCT；密鑰中圖分類號：TP309.7文獻標識碼：A文章編號：1008-6609(2015)08-0030-03塊所嵌入的水印子序列的

2、長度。經(jīng)實驗證明，水印長度受1引言到一定的限制，由Gaussian隨機序列構(gòu)成的水印具有最好隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字圖像的健壯性。處理變得簡單易行，信息安全問題也成為相關(guān)領(lǐng)域的討論熱水印分量采用以下方法嵌入圖像塊的DCT系數(shù)中：點。如何保證信息不被非法復(fù)制、篡改、破壞、偽造、冒用等ìF(xiàn)k(m',n')(1+α?xi),l?ki

3、Sk∈FK(m',n')具有1個元素，α為拉伸因子，可由實按照數(shù)字水印的用途，大體可以分為魯棒水印和脆弱水驗確定，本文取2、6、9。實驗表明，其值對不同圖像都具有印。魯棒水印具有較強的抗攻擊能力，常被用于保護版權(quán)信較好的適應(yīng)性。息；脆弱水印對攻擊具有敏感性，能夠檢測和定位攻擊，常用2.3DCT反變換于檢驗數(shù)字作品的完整性，以及對數(shù)字作品進行篡改的提最后，對DCT域中調(diào)整后的圖像進行DCT反變換，得示，監(jiān)測重要和精確的數(shù)據(jù)等領(lǐng)域。而半脆弱數(shù)字水印技術(shù)到包含水印的圖像為結(jié)合了魯棒性數(shù)字水印和脆弱性數(shù)字水印兩種技術(shù)的特點，K-1f

4、?(x,y)=∪IDCT{Fk'(m',n')}(2-2)在具有魯棒性的同時，還對圖像內(nèi)容的篡改具有識別和定位k=0能力。水印便可以自適應(yīng)地嵌入到圖像中。數(shù)字水印的研究已經(jīng)較為廣泛。文獻[8]將數(shù)字圖像壓2.4水印檢測待測試圖像f*(x，y)與原始圖像的差值為縮后，分成圖像塊，將基于圖像塊的h’個生成的4比特水印K-1隨機地嵌入到4個圖像塊中。引入圖像塊之間的相關(guān)性，結(jié)e(x,y)=f*(x,y)-f(x,y)=e(x',y').0x',y'<8(2-3)∪kk=0合與該塊相鄰圖像塊中隨機選取的部分系數(shù)嵌入水印。對ek(x

5、’，y’)進行DCT變換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個步驟：得到可抽取待測試序列2.1分塊DCT**WK={xi,l?ki

6、(u',v')∈Sk(2-5)將原始圖像I分為K個互不重疊的圖像塊K-1W*={x*,0i

7、*與W的相似度可用下式k2.2水印生成和嵌入計算：水印W具有正態(tài)分布N(0，1)且為長度為L的偽隨機序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(wèi)為每個分割后圖像i=0i=0——————————————作者簡介：張琪，女，山東濰坊人，本科，研究方向：數(shù)字水印、數(shù)字圖像處理。基金項目：山東省高等學(xué)?？蒲杏媱濏椖浚椖烤幪枺篔13LN34；國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，項目編號：201410426062；山東省重點研發(fā)計劃項目，項目編號：2015GGX1

8、01020；青島市科技發(fā)展計劃項目，項目編號：KJZD-13-27-JCH；山東省高等學(xué)校青年骨干教師國內(nèi)訪問學(xué)者項目。-30-基金項目學(xué)術(shù)探討2015年第8期若ρ(W*,W)>T，則表明被測圖像塊含有水印W*，否改的子塊標記出來，得到篡改定位圖D’。t為通過實驗得到5則，不含有水印W。的一個閾值。由于本文算法嵌入的是縮小至1/16的原始圖本文對Lena圖像進行了實驗。我們將圖片“這”作為像的半色調(diào)圖，因此，對于篡改定位的精度范圍要大于4m×4m[7]。水印加入到Lena圖像中，通過Matlab編程實現(xiàn)結(jié)果如下：4水印提取水

9、印的提取(檢測)是通過計算相關(guān)函數(shù)實現(xiàn)的。從嵌入水印的圖像中提取水印是嵌入規(guī)則的逆過程，把提取出來的水印與原水印作相似性運算，與指定的閾值比較，可確定是否存在水印。5實驗結(jié)果分析實驗環(huán)境為Matlab，仍以Lena圖作為實驗圖像。主觀上以人眼直接觀察，客觀上利用峰值信噪比來衡量含水印圖像圖