基于LSB的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法概要

2010年11月第6卷第4期

系统仿真技术

Syste m S i m u l ation Tec hno l ogy

N ov .,2010

V o.l 6,N o .4

中图分类号:TP 273

文献标识码:A

基于LS B 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法

何冰

(渭南师范学院物理与电子工程系,陕西渭南 714000

摘要:现有的基于空域的最不重要位(L east S i gnificant B it ,LSB水印算法缺乏抵抗几何攻击的能力,例如将嵌入水印后的图像旋转微小的角度就会导致水印检测的失败。为了提高空域的LSB 水印算法抗几何攻击的能力,提出了1种基于LSB 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法。通过仿真实验证明该算法对于旋转的几何攻击具有良好的检测精度,并且整个算法实现简单,嵌入的水印数据容量大,是1种简单可靠的数字水印算法。关键词:最不重要位;几何攻击;安全性;R adon 变换

A D igital I m ageW ater marki ngM et hod Agai nst

Rotation Attac k Based on LSB

HE B in

(Depart m ent ofPhysics and E lectron ic Eng i neeri ng ,W eiNan Nor m alUn i versit y ,W ei nan 714000,Ch i na

Abstract :The ex isti n g dig ita l i m age w ater m ark i n g m ethod based on LSB i n spati a l dom a i n w ithout resisting to geo m etric a ttack ab ility ,fo r ex a m ple ,the i m ag e is ro tated by little ang l e s and the author could no t detect w a ter m ar k.I n o r der to i m prove t h e LSB dig ital i m age w a ter m ar k i n g m ethod aga i n st ro tation attack ab ility i n spatia l dom a i n ,the paper propo ses a d i g ita l i m ag e w a ter m ar k i n g m e t h od ag ainst ro tation attack ba sed on LSB .E xperi m enta l results show the superi o rity o f t h e pr opo sed m ethod fo r ro tation attacks ,m eanw h il e ,our m ethod is accom p lished easily and e m beded data i n for m a ti o n is larger ,w h ich is a si m p l e and credible dig ita lw a ter narki n g m ethod .

Key words :least si g n ificant b i;t g eom e tric attacks ;security ;R adon transfo r m

基金项目:渭南师范学院研究生专项基金资助项目(10YK Z069

1 引言

目前空域中的数字水印技术研究得相对比较少[1,2],其中最主要的原因是空域中可利用的信息

量少、嵌入水印后图像的不可见性差、可嵌入水印容量小、抗几何攻击能力差等。因此,如何在空域中找到1种嵌入水印容量大、鲁棒性强、不可见性好的数字水印技术成为1个重要的研究方向。

笔者提出了1种基于LSB 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法,首先对现有的置乱变换进行了比较,提出1种基于仿射变换的图像置乱对水印信息进行加密,然后对于传统的LSB 算法低嵌入容量的缺点进行了改进,可以通过改变一位的前提下,在同1个字节中嵌入两位秘密信息;最后,对于旋转所造成的失真,本算法使用R adon 变换检测算法进行几何校正,通过仿真实验证明本文的算法对于旋转的几何攻击具有良好的检测

何冰:基于L SB 的抗旋转攻击鲁棒性数字水印算法

精度,并且整个算法实现简单,嵌入的水印数据容量大,运算量小,数据膨胀率低,安全性高,置乱和隐藏效果均较好,并可实现无损还原,实验也验证了算法的有效性。

2 基于仿射变换的图像置乱

在水印嵌入之前,为了增强水印图像安全性,要对嵌入水印的图像进行置乱[3,4]。常见的

置乱变换有A rnold 变换(又称猫脸变换,排列变换,F i b onacci 变换,S 盒变换,这些置乱图像后的直观效果各不相同,但其计算复杂度是基本一致的,因为它们均存在取模运算,使得在作置乱时较费时间,而且除了A rnold 变换的逆变换易求外,其余变换的逆变换不易求出。基于以上考虑本文对水印图像的置乱变换采用仿射变换。仿射变换的一般形式:x =ax +by +e ,y =cx +dy +f, =a b

c d

0(1

其矩阵形式为:

x y =a b c d x y +e f

(2其中:(x,y 为原始坐标;(x ,y 为变换后的坐标;

a ,

b ,c,d,e ,f 分别为变换的参数系数。该变换通过像素点的位置的置换来置乱图像。当遍历完所有的原始图像像素点之后,便进行了1次完整的仿射变换置乱。用上述方法对二值水印图像进行置乱的效果如图1所示。