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        基于QIM的數(shù)字圖像水印算法研究

        2014-12-09 18:12:25劉玲君
        無線互聯(lián)科技 2014年11期
        關(guān)鍵詞:數(shù)字水印

        劉玲君

        摘 要:隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用,確保數(shù)字產(chǎn)品的版權(quán)及安全性已成為日益突出的問題。其中數(shù)字水印作為一種有效的手段得到了廣泛的注意。其中,量化索引調(diào)制算法(QIM)是一種經(jīng)典的水印算法,它根據(jù)水印信息,把原始載體數(shù)據(jù)用量化器量化到不同的索引區(qū)間,能在獲取較高的魯棒性同時(shí),具有較小嵌入失真。本文用Matlab軟件模擬實(shí)現(xiàn)了QIM水印的嵌入的和提取,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明QIM算法能有效抵抗濾波、噪聲、剪切等常見攻擊。

        關(guān)鍵詞:數(shù)字水?。籕IM;Matlab

        1 引言

        隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用,數(shù)字產(chǎn)品如圖像、視頻、音頻等的版權(quán)日益引起人們的關(guān)注,其中數(shù)字水印作為一種有效的手段得到了廣泛的注意。它利用數(shù)據(jù)隱藏技術(shù)將特定的信息隱藏在數(shù)字產(chǎn)品中達(dá)到標(biāo)示和保護(hù)著作權(quán)的作用[1-2]。

        量化索引調(diào)制算法(QIM)是麻省理工大學(xué)的Chen和Wornell提出的一種經(jīng)典的水印算法,能在獲取較高的魯棒性同時(shí),具有較小嵌入失真[3]。QIM算法的水印系統(tǒng)不僅容量大而且計(jì)算簡單,因此,引起了廣大研究者的重視。

        2 QIM(Quantization Index Modulation)算法

        QIM算法的主要思想是:根據(jù)水印信息,把原始載體數(shù)據(jù)用量化器量化到不同的索引區(qū)間,水印檢測時(shí)則根據(jù)調(diào)制后的數(shù)據(jù)所屬的量化索引區(qū)間來識(shí)別水印信息。QIM算法的嵌入函數(shù)為: S(X,W)=QW(X) (1)

        式中X和W分別是宿主信號(hào)和水印信息,QW(·)為水印量化器,S是量化器的輸出值。

        圖1給出了量化器為均勻量化步長時(shí)的抖動(dòng)調(diào)制示意圖。圖中量化器Q( ;W) 用于嵌入水印信息w∈﹛0,1﹜。符號(hào)◇和○標(biāo)記的值分別屬于量化器Q( ;0)和Q( ;1)。調(diào)制方法為:若W=0,則用Q( ;0)將宿主信號(hào)X量化為最相近的◇值;若W=1,則用Q( ;1)將X量化為最相近的○值。

        在接收端,水印信息可以從有噪的相應(yīng)水印信號(hào)S'中提取,如果S'是Q( ;0)的輸出值,那么嵌入的水印比特被譯碼為‘0;若S'是Q( ;1)的輸出值,則提取的比特為‘1。

        3 實(shí)驗(yàn)與分析

        為了檢驗(yàn)QIM算法的性能,本節(jié)將給出算法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中所使用的載體圖像是512×512大小的Lena的8bit標(biāo)準(zhǔn)灰度圖像,采用64×64大小的有“惠經(jīng)”字樣的二值水印圖像。數(shù)字水印的嵌入有兩個(gè)基本要求,一個(gè)是不可見性,另一個(gè)是魯棒性。實(shí)驗(yàn)中我們使用峰值信噪比PSNR值和歸一化相關(guān)來系數(shù)NC值分別作為不可見性和魯棒性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

        算法不可見性:

        如圖2所示,算法嵌入水印的不可見性好,PSNR=42.0341。

        算法魯棒性

        在實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)含水印圖像分別進(jìn)行添加椒鹽噪聲、中值濾波和剪切攻擊三種常見的攻擊后提取水印信息。由圖3可見,含水印圖像受到常見攻擊后算法能正確地檢測出水印。

        4 結(jié)論

        綜上所述:QIM算法在透明性好的前提下可以在椒鹽噪聲、中值濾波和剪切攻擊下能正確提取水印信息,即QIM水印算法能在獲取較小嵌入失真同時(shí),具有較高的魯棒性。

        [參考文獻(xiàn)]

        [1]葛秀慧,田浩,郭立甫,等.信息隱藏原理及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社.2008.

        [2]張悅,舒華忠,伍家松,等.一種基于新的正交復(fù)數(shù)變換的魯棒水印算法[J].電子學(xué)報(bào).2013(41):1574-1579.

        [3]B.Chen,G.W.Womell.Quantization Index Modulation:A Class of Provably Good Methods for Digital Watermarking and Information Embedding[J].IEEE Trans. on Information Theory, 2001(47):1423-1443.

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