面向图像认证的半脆弱数字水印算法研究

面向图像认证的半脆弱数字水印算法研究

摘要:本文在介绍图像认证及半脆弱数字水印的相关理论的基础上,提出一种可以应用于图像认证的半脆弱数字水印算法,详细阐述了水印嵌入的步骤,并通过实验结果验证了该算法的有效性。

关键词:图像认证半脆弱数字水印

随着当今网络的快速发展和现代计算机通信技术的不断进步,数字产品的安全性受到了极大地威胁,由此可能引发各种严重的问题。因此,急需这样一种方法,能够保护产品内容的完整性。由于数字产品无失真复制的特性,很容易就会被修改及拷贝。在不能保证其内容的完整性,或者是怀疑其内容的真实性的情况下,用图像认证技术来鉴定该数字产品,就显的尤为重要。

1 图像认证的概念

图像认证[1]是对数字图像的感知内容进行认证的一门技术。数字产品的安全保护是近几年来,数字水印研究的热点。在出版领域,对于知识产权的保护日益重要,授权者通常对商品的原始性表现出极大的兴趣。在司法领域,对于呈堂证供是一些非纸质的证据而言,可通过本文所提到的手段来加以鉴定,依据鉴定结果给出公正的司法判决。由于医学的高精确性的特性,原始光片是否发生细微的变化,对于给出最后的诊断都起着重要的作用。通俗的说,通常需要考虑的问题有:数字产品是否已经被篡改、替换和恶意攻击;数字产品是否发生质的改

变;数字产品篡改的区域是否能够进行还原等等。是否被篡改？是否出现了品质上的变化？是否仅部分受到篡改和损坏？是否能通过一些手段来还原？

2 图像认证的分类

根据图像认证的完整性标准,可以分为精确认证和选择认证。

2.1 精确认证

这种认证方法的根本目的是检查载体数据是否仍然保持其原始性,任何细微的差别都会被认定为无效。通常在医学、商业领域使用较为广泛,而对于版权保护这样需要高容错的可靠性鉴定领域是不适用的。

2.2 选择认证

精确认证适用于很多场合。然而,通常在一副图像中,一般情况下,即便图像中进行了许多有损的操作,但人眼看来,处理后的效果与之前的效果并没有显著的差别。如果这种高质量压缩的图像,使用精确认证的话,肯定是无法通过的,由此又产生了选择性认证的提出。

3 用于图像认证的半脆弱数字水印算法

半脆弱数字水印[2]是数字水印技术的一种,性质介于脆弱水印和

鲁棒性水印之间。鲁棒性水印主要可以应用于数字产品的版权保护,能够接受有意的(比如恶意篡改)或者无意的(比如滤波、噪声污染、图像压缩等等)的变动。脆弱性水印主要用来防止对载体数据的任何篡改,并且对篡改区域进行定位,但是其鲁棒性比较差,不能接受丝毫的对载体数据的常规合理(保留载体数据内容)的操作。半脆弱数字水印技术能够结合脆弱水印和鲁棒水印的优点,具备一定的鲁棒性,可以抵抗常规合理处理操作对嵌入水印的影响,并且能够对载体数据的篡改区域进行识别和定位。在对数字图像的很大一部分应用范围中,少量比特的改变并不会引起图像的使用价值,并且由于其自身特点,常常需要压缩后传播,很明显压缩后的图像也是可以被正常使用的。半脆弱数字水印技术就是在这一背景下提出的,其在当今社会有着更为广泛的实际应用价值。

3.1 水印生成算法

3.3 实验结果

图1显示了含水印的Baboon图被篡改后检测和认证结果。(a)为水印图像;(b)为被篡改图像;(c)为对篡改图像认证结果,认证结果显示篡改区域可被检测和准确定位。

4 结语

本文提出一种用于图像内容认证的半脆弱数字水印算法,能对恶意篡改进行准确定位,实验结果显示了算法的有效性。

参考文献

[1]张建明.数字水印嵌入算法分析[J].潍坊学院学报,2005

[2]黄继武,YunQ.SHI,程卫东.DCT域图像水印:嵌入对策和算法[J].电子学报,28(4):57～60.