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一种基于DWT-DCT变换强鲁棒性的数字水印算法
来源:本站整理  作者:佚名  2009-12-09 10:20:51




    (5)对于DCT变换后的第i块系数,采用比较DCT中频系数法进行水印的嵌入。比较中频系数法的思想是:从中频区域选择两个位置鼠Bi(v1,v1)和Bi(v2,v2)进行比较,下标i表示第i块。可嵌入22个中频系数,如图3所示。图中FL表示块的低频部分,FH代表高频部分。FM是可选择嵌入的中频区域,因为嵌入FM区域可避免图像质量下降,而且能够提供较好的抗攻击能力。为获得较好的抗压缩攻击性能,选择系数时可参考表1的JPEG量化表。选择的两个DCT系数应满足调整它们的大小不会导致载体图像严重降质。因此要选择JPEG压缩算法中亮度量化值一样的系数。从表1能观察到系数(4,1)和(3,2)或(1,2)和(3,0)量化值相等,较适合用来比较。

    水印嵌入算法的具体实现:对于每一个8x8块,选择(4,1)和(3,2)一对系数,比较它们大小,确保满足式(3),若不满足,交换两个系数的值。ωi为第i块嵌入信息位的值。
   
    为了提高鲁棒性,对算法做进一步改进。引入控制量α扩大两个DCT系数差值。引入α虽然会使图像退化。但能够降低检测的误差。
    当ωi=1,系数(4,1)大于系数(3,2),且两者差值小于α时,按式(4)调整:
   
    当ωi=0,系数(3,2)大于系数(4,1)且两者差值小于α时,按照式(5)调整:
   
    (6)对于嵌入水印信息后的第i块系数,进行IDCT变换。
    (7)按步骤(5)、(6)对其他块进行水印的嵌入。
    (8)进行IDWT变换,得到嵌入水印后的图像。

3 水印的提取算法
    本算法是盲水印算法,提取时无需水印图像的原宿主图像。提取水印是嵌人的逆过程,图4为水印的提取过程。

    其步骤可描述如下:
    (1)对嵌入水印的图像进行DWT变换。
    (2)选取HL子带,并将其分为8x8的块,进行DCT变换。
    (3)按式(6)提取水印。
   
    (4)按提取出的水印位重建水印图像,得到加密的水印。
    (5)水印图像使用混沌密钥进行混沌解密,得到解密的水印。
    (6)计算恢复出的水印信号和原水印信号的相似程度。


4 试验结果
    试验采用大小为512×512的宿主图像。经DWT一级变换后HL子带的大小为256×256。将选择的HL子带分成8×8的块,得到1 024个块。使用这些块能嵌入1 024位水印位到宿主图像。则以32×32的二值图像作为水印嵌入到宿主图像。
4.1 在无攻击的情况下
    图5是实验中应用的宿主图像和水印图像。图6a和图6b分别描述该算法嵌入水印后的图像和提取出的水印。为了检验该算法的性能,将该算法和直接应用DCT相印嵌入的结果进行比较。图7为直接应用DCT进行水印嵌入后图像和提取的水印,可看出,水印能够被正确从水印图像中提取,但直接应用DCT算法嵌入水印后的图像不可见性较低。

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