一种彩色数字图像多功能双水印算法

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ｔａｍｐｅｒｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｉｔｃａｎｃｏｎｃｌｕｄｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｉｔｒｈｍｈａｓｔｈｅｄｏｕｂｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｃｏｐｙｉｒｇｈｔｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｅｎｔ
ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ’ Ｓｄｉｓｃｒｅｔｅｗａｖｅｌｅｔｉｎｔｏｓｅｖｅｒａｌｂｌｏｃｋｓ，ａｎｄｅａｃｈｂｌｏｃｋｃｏｎｄｕｃｔｓｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ，ｃｏｐｙｉｒｇｈｔｗａｔｅｍａｒｒｋｉｓｅｍｂｅｄｄｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｑｕａｎｉｆｚａｔｉｏｎｓｔｅｐｌｅｎｇｔｈａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｈｅｔｗａｖｅｌｅｔ
ＧｅｎｅｒａｌＮｏ．８８
一
种彩色数字图像多功能双水印算法
王娟，林耀进，沈东升
（闽南师范大学计算机学院，福建漳州３６３０００）
摘要：针对彩色图像单水印算法存在功能单一的局限，利用离散小波变换与奇异值分解的特性．提出了一种新
・
２６・
王娟，林耀进，沈东升：一种彩色数字图像多功能双水印算法
第２期
能够进行篡改检测及定位但不具备抗攻击的能力．半脆弱水印则介于两者之间，但很难做到既有良好的鲁
棒性又有敏感的脆弱性．随着网络时代的到来，一些具有较高要求的数字媒体，如：需要通过移动存储设备携带或者网络传输的各类证件、票据凭证、新闻图像信息等，需要综合考虑媒体持有者版权的跟踪、重要信息
具备版权保护与内容认证的双重功能．
关键词：离散小波变换；奇异值分解：双水印：篡改检测：篡改定位中图分类号：ＴＰ３９１文献标志码：Ａ文章编号：２０９５ — ７ ห้องสมุดไป่ตู้ ２２（２０１５）０２ — ００２６ — ０９
的保护、图像的真实性、有无在传输过程中遭到篡改、篡改可进行恢复等多方面要求时，对水印嵌入算法就提出了更高的要求．为了克服单一水印功能的局限性，文献【ｌｏ】利用奇异值的稳定性，提出一种多功能双水
印算法，可实现版权保护与内容认证的双重要求，但算法中的鲁棒水印根据宿主图像生成，其完整性与鲁棒性易受到图像攻击的影响．文献［１１］提出了一种鲁棒的３Ｄ网格模型的多重数字水印算法，可实现版权保护
ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔｓ，ａｎｄｔｈｅａｕｈｅｔｎｉｔｃａｔｉｏｎｗａｔｅｍａｒｒｋｉｓｇｅｎｅｒａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｇｒｅｅｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｓｅｖｅｒｌａｂｏｃｆｋｓ，ｉｎｗｈｉｃｈｅａｃｈｂｌｏｃｋｃｏｎｄｕｃｔｓｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎｗａｔｅｍａｒｒｋｉｓｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｈｅａｄａｐｉｔｖｅｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎｓｉｎｇｕｌａｒｖｌｕａｅ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｌａｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｈａｔｔｔｈｅｃｏｐｙｉｒｇｈｔｗａｔｅｒｍａｒｋｈａｓｂｅｔｔｅｒｏｂｒｕｓｔｎｅｓｓａｇａｉｎｓｔａｔｔａｃｋａｎｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ，ａｎｄｔｈｅａｕｔｈｅｎｔｉｃａｉｔｏｎｗａｔｅｒｍａｒｋｉｓｓｅｎｓｉｔｉｖｅｔｏｔａｍｐｅｒａｎｄｈａｓｇｏｏｄａｃｃｕａｃｒｙｏｆ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＭｉｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｇｚｈｏｕ，Ｆｕｊｉａｎ３６３０００，Ｃｈｉｎａ）
算法等３类．现有的水印技术多为单水印算法，往往存在功能单一的局限性，即只实现版权的保护，或只
实现内容的认证．版权保护通常采用鲁棒水印算法，其具有良好的鲁棒性，有较强的抗攻击能力，但对篡改
ａｕｔｌｌｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｃｒｅｔｅｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｉｔｏｎ；ｄｕａｌｗａｔｅｒｍａｒｋ；ｔａｍｐｅｉｎｒｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｔａｍｐｅｉｒｎｇ
ｌｏｃａｔｉｏｎ
随着数字媒体及网络技术的飞快发展，数字水印（ＤｉｇｉｔａｌＷａｔｅｒｍａｒｋｉｎｇ）技术成为保证媒体版权及完整性的有效方法，按用途和目的，数字水印算法可以分为鲁棒水印算法Ｉ、脆弱水印算法Ｉ４＿回和半脆弱水印
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｉｎｌｇｅｗａｔｅｒｍａｒｋａｌｇｏｉｒｔｈｍｆｏｒｃｏｌｏｒｉｍａｇｅｏｎｌｙｈａｓｓｉｎｇｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｒａｗｂａｃｋ．ａｎｅｗ
的多功能双水印算法．算法通过提取宿主彩色图像的Ｒ、Ｇ、Ｂ三个通道，对蓝色分量的离散小波低频系数进行分
块，对块进行奇异值分解．然后，将版权水印量化嵌入奇异值中，量化步长根据小波系数自适应生成．最后．根据红色分量生成认证水印，对绿色分量分块并进行奇异值分解，将认证水印自适应量化嵌入在奇异值中．实验结果表明，版权水印具有较强的抗攻击鲁棒性及透明性，认证水印对篡改敏感，并能对篡改进行精确定位．所提算法
ＡＭｕｌｔｉ－ｐｕｒｐｏｓｅＤｕａｌＷａｔｅｒｍａｒｋＡｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＣｏｌｏｒＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｅ
ＷＡＮＧＪｕａｎ，ＬＩＮＹａｏ－ｊｉｎ，ＳＨＥＮＤｏｎｇ－ｓｈｅｎｇ
操作不够敏感，篡改检测和定位能力差，不易实现内容认砌．内容认证则通常采用脆弱水印算法，该算法
收稿日期：２０１４ —１２－０２
基金项目：国家白然科学基金项目（６１３０３１３１）；福建省教育厅科技项目（ＪＡ１４１９２）；漳州市科技项目（ＺＺ２Ｏｌ４Ｊ１４）作者简介：王娟（１９７８一）．女，山西省黎城县人，讲师．
２０１５年第２期ｆ总第８８期）
闽南师范大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｉｎｎａｎＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ．Ｓｃｉ．）
Ｎｏ．２．２０１５年
ＴｈｒｏｕｇｈｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｒｅｅｃｈａｎｎｅｌｓｏｆＲ，Ｇ，ａｎｄＢｆｒｏｍｔｈｅｈｏｓｔｃｏｌｏｒｉｍａｇｅ，ｉｔｄｉｖｉｄｅｓｔｈｅｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｂｌｕｅ
ｍｕｌｉ— ｔｐｕｒｐｏｓｅｄｕａｌｗａｔｅｒｍａｒｋａｌｇｏｉｒｔｈｍｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｄｉｓｃｒｅｔｅｗａｖｄｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍａｎｄｓｉｎｇｕｌａｒｖａｌｕｅｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．
与内容认证的要求，但是算法的实现过于复杂，不易推广．文献［１２，１３１￣ｔ］用自嵌入技术提出一种实现版权保护和内容认证的双功能全盲图像水印算法，但自嵌入技术在图像受到攻击时会对水印完整性与鲁棒性的保障有一定的影响，全盲水印生成的版权信息对所有者的体现不够直观．文献［１４］提出一种基于压缩感知理论