基于拉普拉斯高斯算子边缘检测的零水印版权保护算法
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数 的 变 化 规 律来 反 映 ， 因此 可 以用 图像 灰 度 的一 阶和 二 阶
权 保 护 方 法 应 运 而 生 。 在 全 国第 三 届 信 息 隐 藏 学 术 研 讨 会上 ， 温 泉 等 首 次 提 出 了 零 水 印 概 念 ， 即 利 用 图像 的重 要 特 征 来 构 造 水 印信 息 ， 而 不 是 修 改 图像 的特 征 。零 水 印
与一个具有“ 形象” 的水 印 信 息 进 行 异 或 运 算 ， 将 生 成 的 验
０ 引言
计 算 机 网络 的 快 速 发 展 使 得 人 们 可 以 更 加 便 利 地 通
证 矩 阵 以及 原 始 图像 参 数 通 过 一 个 加 密算 法 生 成 保 护 信 息发送至第三方可信 赖机构 ， 并 加盖 时间戳 ， 从 而 使 原 始 图像 受 到 保 护 。验 证 过 程 为 签 名 过 程 的 逆 过 程 。 Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ 等ｌ ３ 提 出 的零 水 印算 法 首 先 将 原 始 图像 分 块 ， 计 算 每 个 分 块 的平 均 灰 度 值 后 ， 将 平 均 灰 度 值 作 为 这 一 分 块 的 灰 度 值， 然后通 过 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 检 测 与 二 值 化 运 算 获 取 特 征 矩 阵 。本 文 在 Ｃｈ ａ ｎ ｇ零 水 印方 案 的基 础 上 对 边 缘 检 测 方 法
（ １ ． 天 津职 业技 术师 范大 学 理 学院 ； ２ ． 天津职 业技 术 师 范大 学 信 息技 术工程 学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ２ ２ ）
摘 要 ： 为 满 足 数 字 媒 体 信 息 版 权 保 护 需求 ， 提 高 零 水 印在 抵 御 数 字 信 号 攻 击 时 的 鲁 棒 性 ， 在 Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ所 提 出 的零 水
方 法 虽然 解 决 了嵌 入 式 水 印 需 要 修 改 原 始 数 字 媒 体 信 息 的 问题 ， 但 其 水 印信 息 是 根 据 原 始 图 像 的 特 征 生 成 的 ， 不
同媒 体 信 息 生 成 的水 印信 息 不 同 ， 因此 水 印信 息 的不 确 定 性使 得水 印 信 息不 具 有 特 定 的 形 象 标 识 ， 如公司 ｌ ｏ ｇ ｏ 、 作 者签 名 印 章 等 。Ｃｈ ｅ ｎ等 提 出 了一 种 新 的零 水 印 版 权 认
第１ ４ 卷 第５ 期
２ ０ １ ５ 年 ５ Ｎ
软 件 导 刊
Ｓ ｏｆ ｌｗ ａ ｒ ｅ Ｇｕｉ ｄｅ
Ｖｏ １ ．１ ４ Ｎｏ．５ Ｍａ ｙ． ２０１ ５
基 于 拉 普 拉 斯 高 斯 算 子 边 缘 检 测 的 零 水 印 版 权 保 护 算 法
韩 少杰 ， 李 立 宗 ， 王 明春
关键词 ： 零水印 ； 拉普拉 斯高斯算子 ； 边缘Biblioteka Baidu测 ； 版 权 保 护
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ０ ７ ／ ｒ ｊ ｄ ｋ ． １ ５ １ １ ４ ９
中图 分 类 号 ： ＴＰ ３ １ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ７ ８ ０ ０ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ０ ５ — ０ ０ ７ ４ — ０ ３
证算 法 ， 该 方 法 中 有 ３个 角色 ， 分别为签名者 、 验 证 者 和 第
导数 来 检测 图像 边 缘 ］ 。Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ等 利 用 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 算 子 进行 图像 边 缘 检 测 ， 即 通 过 一 阶 导 数 实 现 图 像 的 边 缘 检
测。
在Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ等 的 算 法 中 ， 利 用 ４个 方 向 的 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 算子进行边缘检测 ， 即水 平 方 向 、 垂直方 向、 左 对 角线 方 向 以及 右 对 角 线 方 向 。 ４个 方 向 的 边 缘 检 测 算 子 如 图 １所
进行改进 ， 利用拉普 拉斯高 斯（ Ｌ ０Ｇ） 算子进 行边缘 检测 ，
过互联网获取所 需的数字媒体信息 ， 数 字媒体 信息的创作
者 也 更 加 愿 意 通 过 互 联 网平 台来 展 示 成 果 。然 而 ， 数 字 媒
体信息容易被复制 、 被窃取 ， 版权保护至关重要 。
早 期 的 数 字 媒 体 信 息 版 权 保 护 是 通 过 在 数 字 媒 体 信 息 中 嵌 入 可 以证 明 版 权 归 属 的 信 息 来 实 现 的 ， 此 方 法 虽 然
可 以在 一 定 程 度 上 对 数 字 媒 体 信 息 的 版 权 进 行 保 护 ， 但 在 数 字 媒 体 信 息 中嵌 入 信 息 的 同时 修 改 了原 始 数 据 ， 而 在 某 些特定应用领域 中， 不 允 许 对 原 始 数 字 媒 体 信 息 进 行 任 何
改动 ， 如 医学 、 军 事 等 领 域 。为 了弥 补 这 一 不 足 ， 零 水 印 版
印 版 权 保 护 算 法 的基 础 上 ， 对 图 像 特 征提 取 中的 边 缘 检 测 方 法进 行 改进 ， 利 用 拉 普 拉 斯 高斯 算 子 （ Ｌ Ｏ Ｇ） 边 缘 检 测 代 替Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ算 法 中的 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 检 测 。仿 真 实验 表 明 ， 该 算 法 在 抵御 数 字 信 号 攻 击 时 具 有 较 高的 鲁 棒 性 。
示 。
三方 可信 任 机构 （ ＴＡ） 。首 先 ， 对 原 始 图像 进 行 小 波 分 解 ， 利用 原 始 图 像 小 波 域 的低 频 系数 矩 阵作 为 特征 矩 阵 ； 然 后
获 取 特征 矩 阵 。实 验 证 明 ， 本 文 算 法 在 抵 御 各 种 数 字 信 号
攻 击 方 面具 有 较 好 的鲁 棒 性 。
１ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ零 水 印方 案 中 的 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 检 测 方 法
所 谓 边 缘 是 指 图像 中灰 度 发 生 急 剧 变 化 的 区域 边 界 。 由 于 边缘 附 近灰 度 的 变 化 情 况 可 以 用 一 阶或 二 阶方 向 导
权 保 护 方 法 应 运 而 生 。 在 全 国第 三 届 信 息 隐 藏 学 术 研 讨 会上 ， 温 泉 等 首 次 提 出 了 零 水 印 概 念 ， 即 利 用 图像 的重 要 特 征 来 构 造 水 印信 息 ， 而 不 是 修 改 图像 的特 征 。零 水 印
与一个具有“ 形象” 的水 印 信 息 进 行 异 或 运 算 ， 将 生 成 的 验
０ 引言
计 算 机 网络 的 快 速 发 展 使 得 人 们 可 以 更 加 便 利 地 通
证 矩 阵 以及 原 始 图像 参 数 通 过 一 个 加 密算 法 生 成 保 护 信 息发送至第三方可信 赖机构 ， 并 加盖 时间戳 ， 从 而 使 原 始 图像 受 到 保 护 。验 证 过 程 为 签 名 过 程 的 逆 过 程 。 Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ 等ｌ ３ 提 出 的零 水 印算 法 首 先 将 原 始 图像 分 块 ， 计 算 每 个 分 块 的平 均 灰 度 值 后 ， 将 平 均 灰 度 值 作 为 这 一 分 块 的 灰 度 值， 然后通 过 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 检 测 与 二 值 化 运 算 获 取 特 征 矩 阵 。本 文 在 Ｃｈ ａ ｎ ｇ零 水 印方 案 的基 础 上 对 边 缘 检 测 方 法
（ １ ． 天 津职 业技 术师 范大 学 理 学院 ； ２ ． 天津职 业技 术 师 范大 学 信 息技 术工程 学 院 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ２ ２ ）
摘 要 ： 为 满 足 数 字 媒 体 信 息 版 权 保 护 需求 ， 提 高 零 水 印在 抵 御 数 字 信 号 攻 击 时 的 鲁 棒 性 ， 在 Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ所 提 出 的零 水
方 法 虽然 解 决 了嵌 入 式 水 印 需 要 修 改 原 始 数 字 媒 体 信 息 的 问题 ， 但 其 水 印信 息 是 根 据 原 始 图 像 的 特 征 生 成 的 ， 不
同媒 体 信 息 生 成 的水 印信 息 不 同 ， 因此 水 印信 息 的不 确 定 性使 得水 印 信 息不 具 有 特 定 的 形 象 标 识 ， 如公司 ｌ ｏ ｇ ｏ 、 作 者签 名 印 章 等 。Ｃｈ ｅ ｎ等 提 出 了一 种 新 的零 水 印 版 权 认
第１ ４ 卷 第５ 期
２ ０ １ ５ 年 ５ Ｎ
软 件 导 刊
Ｓ ｏｆ ｌｗ ａ ｒ ｅ Ｇｕｉ ｄｅ
Ｖｏ １ ．１ ４ Ｎｏ．５ Ｍａ ｙ． ２０１ ５
基 于 拉 普 拉 斯 高 斯 算 子 边 缘 检 测 的 零 水 印 版 权 保 护 算 法
韩 少杰 ， 李 立 宗 ， 王 明春
关键词 ： 零水印 ； 拉普拉 斯高斯算子 ； 边缘Biblioteka Baidu测 ； 版 权 保 护
ＤＯ Ｉ ： １ ０ ． １ １ ９ ０ ７ ／ ｒ ｊ ｄ ｋ ． １ ５ １ １ ４ ９
中图 分 类 号 ： ＴＰ ３ １ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ７ ８ ０ ０ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ０ ５ — ０ ０ ７ ４ — ０ ３
证算 法 ， 该 方 法 中 有 ３个 角色 ， 分别为签名者 、 验 证 者 和 第
导数 来 检测 图像 边 缘 ］ 。Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ等 利 用 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 算 子 进行 图像 边 缘 检 测 ， 即 通 过 一 阶 导 数 实 现 图 像 的 边 缘 检
测。
在Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ等 的 算 法 中 ， 利 用 ４个 方 向 的 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 算子进行边缘检测 ， 即水 平 方 向 、 垂直方 向、 左 对 角线 方 向 以及 右 对 角 线 方 向 。 ４个 方 向 的 边 缘 检 测 算 子 如 图 １所
进行改进 ， 利用拉普 拉斯高 斯（ Ｌ ０Ｇ） 算子进 行边缘 检测 ，
过互联网获取所 需的数字媒体信息 ， 数 字媒体 信息的创作
者 也 更 加 愿 意 通 过 互 联 网平 台来 展 示 成 果 。然 而 ， 数 字 媒
体信息容易被复制 、 被窃取 ， 版权保护至关重要 。
早 期 的 数 字 媒 体 信 息 版 权 保 护 是 通 过 在 数 字 媒 体 信 息 中 嵌 入 可 以证 明 版 权 归 属 的 信 息 来 实 现 的 ， 此 方 法 虽 然
可 以在 一 定 程 度 上 对 数 字 媒 体 信 息 的 版 权 进 行 保 护 ， 但 在 数 字 媒 体 信 息 中嵌 入 信 息 的 同时 修 改 了原 始 数 据 ， 而 在 某 些特定应用领域 中， 不 允 许 对 原 始 数 字 媒 体 信 息 进 行 任 何
改动 ， 如 医学 、 军 事 等 领 域 。为 了弥 补 这 一 不 足 ， 零 水 印 版
印 版 权 保 护 算 法 的基 础 上 ， 对 图 像 特 征提 取 中的 边 缘 检 测 方 法进 行 改进 ， 利 用 拉 普 拉 斯 高斯 算 子 （ Ｌ Ｏ Ｇ） 边 缘 检 测 代 替Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ算 法 中的 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 检 测 。仿 真 实验 表 明 ， 该 算 法 在 抵御 数 字 信 号 攻 击 时 具 有 较 高的 鲁 棒 性 。
示 。
三方 可信 任 机构 （ ＴＡ） 。首 先 ， 对 原 始 图像 进 行 小 波 分 解 ， 利用 原 始 图 像 小 波 域 的低 频 系数 矩 阵作 为 特征 矩 阵 ； 然 后
获 取 特征 矩 阵 。实 验 证 明 ， 本 文 算 法 在 抵 御 各 种 数 字 信 号
攻 击 方 面具 有 较 好 的鲁 棒 性 。
１ Ｃ ｈ ａ ｎ ｇ零 水 印方 案 中 的 Ｓ ｏ ｂ ｅ ｌ 边 缘 检 测 方 法
所 谓 边 缘 是 指 图像 中灰 度 发 生 急 剧 变 化 的 区域 边 界 。 由 于 边缘 附 近灰 度 的 变 化 情 况 可 以 用 一 阶或 二 阶方 向 导