玄宇 陳欣欣 牟歌 李亞

摘 要：數(shù)字水印技術(shù)在所有權(quán)保護(hù)、認(rèn)證、指紋、拷貝控制、訪問控制和廣播監(jiān)控方面都有重要的應(yīng)用。本項(xiàng)目將研究方向鎖定在變換域上，提出了新的解決方案。

關(guān)鍵詞：數(shù)字水印；余弦變換；噪聲攻擊

數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)的普及給人們的工作和生活帶來了極大的便利。人們通過因特網(wǎng)發(fā)布自己的創(chuàng)作成果或者傳遞信息。因此保護(hù)數(shù)字作品的版權(quán)、真實(shí)性和完整性以及作者的隱私、知識產(chǎn)權(quán)和財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。

數(shù)字水印采用技術(shù)隱藏保護(hù)了重要的信息和文件。它通常采用類似擴(kuò)頻圖像技術(shù)來隱藏信息。一般基于常用的有DCT變換、DWT變換、DFT變換。文章基于DCT算法進(jìn)行驗(yàn)證，對水印系統(tǒng)中圖像進(jìn)行質(zhì)量評價(jià)。

離散余弦變換簡稱DCT，傅立葉變換簡化方法之一?；贒CT域的數(shù)字水印算法，根據(jù)對宿主圖像進(jìn)行DCT方法計(jì)算，分為兩大類，一類是直接對整幅圖像進(jìn)行DCT計(jì)算，選取合適頻段的系數(shù)，嵌入水印。另一類是先將整幅圖像分成n塊，分別對每一塊進(jìn)行DCT計(jì)算，并在每一塊中選取合適頻段的系數(shù)，將水印信息分散嵌入到每一塊所選取的DCT系數(shù)中。

在這里采用的分塊DCT算法。原始圖像按8×8分成互不重疊的子塊。首先計(jì)算每一個(gè)子塊的方差值，選擇方差值最大的前n塊，然后依據(jù)系統(tǒng)密鑰進(jìn)行DCT變換，選取每一塊中頻系數(shù)的隨機(jī)序列，最后通過子塊的DCT逆變換生成含水印的圖像。水印的提取是上述過程的逆過程。該算法的嵌入流程圖如1所示，水印提取過程如圖2所示。

圖1 水印嵌入流程圖

圖2 水印提取流程圖

文章采用MATLAB軟件進(jìn)行仿真，選擇的原始圖像為512×512的256等級的灰度標(biāo)準(zhǔn)圖像。將水印嵌入原始圖像再提取之后，為了評價(jià)所得到圖像質(zhì)量，使用峰值信噪比來衡量兩幅數(shù)字圖像之間的數(shù)值差別：

（1）

原始圖像嵌入水印后，峰值信噪比為39.01，如圖3（1）所示，圖像具有良好的不可見性，得到了較好的主觀視覺效果。然后對加入水印的圖像進(jìn)行水印提取，得到水印圖像如圖3（2）所示，提取的水印圖像與原始水印圖像幾乎沒有差異。

最后對該算法產(chǎn)生的含水印圖像進(jìn)行了一系列攻擊實(shí)驗(yàn)。

（1）噪聲攻擊。在這里對圖像分別進(jìn)行高斯噪聲攻擊和椒鹽噪聲攻擊，得到提取水印與原水印的相關(guān)度分別為0.9721、0.9845，提取的結(jié)果如圖4所示。

（1）高斯噪聲攻擊 （2）椒鹽噪聲

圖4 噪聲攻擊下提取的水印

（2）左上角四分之一剪切。對圖像進(jìn)行四分之一剪切后，得到提取水印和原水印的相關(guān)度為0.8221。水印提取的結(jié)果如圖5所示。

（1）剪切攻擊后的圖像 （2）提取的水印圖像

圖5 四分之一剪切結(jié)果

通過MATLAB軟件仿真結(jié)果可見，基于DCT域的數(shù)字水印算法在文件保護(hù)上發(fā)揮著很好的作用，該算法具有較好的提取效果，具有一定的抵抗能力，能在信息保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。

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