基于灰度图像抗打印扫描的数字水印算法

邮局订阅号：82-946360元/年技术创新

信息安全

《PLC 技术应用200例》

您的论文得到两院院士关注

基于灰度图像抗打印扫描的数字水印算法

Digital watermarking for print and scan process based on gray image

（重庆大学）

张艳珂廖晓峰金渊智周庆

ZHANG Yan-ke LIAO Xiao-feng JIN Yuan-zhi ZHOU Qing

摘要:针对灰度图像的特点提出了一种基于连续超混沌系统和离散余弦变换(DCT)的盲检测水印算法。该算法能抵抗打印扫描的攻击。首先分析了打印扫描对图像的影响,针对打印扫描对图像影响的特点,选取在图像的DCT 域上嵌入水印信息。对DCT 变换后的系数进行特殊的排列分组,根据HVS 原理选取嵌入位置,通过调整每一组中正负号的数量来表达水印信息,增强了算法的鲁棒性。由于该算法对打印扫描具有较强的鲁棒性,因此可用于印刷图像的版权保护和认证。关键词:数字水印;离散余弦变换;打印扫描;超混沌中图分类号:TP391;TP309.2文献标识码:A

Abstract:Based on continuous hyper-chaotic system and discrete Cosine transform,this paper presented a blind detection watermark -ing algorithm for gray image to hide information against print -scan process.First,the effect of printing and scanning for images is discussed.According to the characteristic of the effect,the digital watermarking is embedded on the DCT domain of images.Especial -ly,the DCT coefficients are classified,then,according to the principle of HVS,the embedded locations was selected.The digital wa -termarking is expressed by the count of difference between the positive and the negative in each group,and the robustness is en -hanced.Since this algorithm is robust for printing and scanning,it can also be used in copyright and authentication purposes of digi -tal image for the printed format.

Key words:Digital watermarking;Discrete Cosine Transform;Printing and Scanning;Hyper-chaotic system

文章编号:1008-0570(2009)02-3-0065-02

1引言

目前，打印和扫描已成为图像进行复制和传播的普遍方式,图像的批量再生产和分发常需要把电子数字图像打印输出，而打印图像与图像的相互转换在日常生活中也时有发生，这就要求作为图像版权保护的有效措施的数字水印技术既要能判断电子图像的真伪，还要能检测出打印图像中是否含有水印信息；而数字图像经打印输出和扫描再次数字化后无疑会产生一定程度的失真，图像的像素值发生了很大的变化。因此，寻找在打印和扫描过程中不变的数字特征,设计具有非常强的鲁棒性算法,成为数字水印技术的一个研究难点。

文献给出了在变换域上通过线性运算实现的水印算法,并指出通过多次的重复实验可以用来判断图像是经过一轮印刷扫描（正版）还是经过两轮印刷扫描（盗版)。文献中详细研究了打印扫描对图像水印的影响,通过直方图给出了打印扫描前后图像RGB 值的变化情况，并指出在DCT 域中嵌入水印的条件为：在DCT 的中频系数上。Ching-Yung Lin 等人曾提出了一个假想模型来描述图像经打印扫描后的畸变，他们着重分析了图像DFT 系数的变化，给出了建立在傅立叶--梅林(FM)变换基础上能抵抗PS 过程的数字水印算法，但其算法复杂度较高且不具有旋转不变性，对含有旋转畸变的图像只能靠全搜索来实现水印检测.

本文先分析了打印扫描对图像的影响,针对打印扫描对图像影响的特点，在对DCT 系数进行特殊排列的基础上，提出

了一种在印刷图像中嵌入数字水印的算法，并在打印/扫描及

在Photoshop 软件中对扫描图像进行调整后，能提取出隐藏的数据信息。

2打印扫描对图像的影响

数字图像大都由激光打印机打印输出，采用半色调技术用黑白点阵打印灰度图像，目前激光打印机中常用的半色调技术是抖动法，一般说来，抖动法输出的图像只是大体上和原图一致，局部细节上往往有失真，常见的情况是在图像上出现高频抖动的纹理。其次，由半色调复合点的形状、激光束的扩散、纸张的吸水特性和光滑度等因素造成的半色调复合点变化，也常会导致输出图像变得模糊不清。

扫描过程中，对给定的一幅打印图像，扫描分辨率应适当，较低的扫描分辨率不但会导致图像细节丢失，而且可能使扫描输入的图像上出现混益(aliasing )和麻点(mottling)，过高的扫描分辨率对提高扫描质量帮助并不大，却会使图像像素数成几何级数地增加。

3基于连续超混沌系统和DCT 的鲁

棒性数字水印算法

3.1超混沌序列的产生为了保证水印的安全性，我们采用超混沌系统产生加密算法对水印图像进行加密。本文采用的超混沌系统的动态方程具有如下形式:

（1）

张艳珂:硕士

基金项目:基金申请人:廖晓峰;项目名称：基于混沌密码学的安全JPEG2000图像编码系统的设计和实现;基金颁发部门：国家自然科学基金委(60573047)

65--