數(shù)字圖像加密與水印技術論(編輯修改稿)
2025-02-02 06:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 在變換域中可方便地將人類視覺系統(tǒng)的某些特性結合到水印算法中。 3． 變換域方法可與現(xiàn)有的圖像壓縮方法兼容。 如圖示為水印處理系統(tǒng)的典型模型 數(shù) 字 水 印 嵌 入 算 法 數(shù)字水?。?X） 原始圖像（ I） 密鑰（ K） 嵌入水印后的圖像 圖（ 1） 數(shù)字水印的一般性嵌入框圖 7 在圖像處理的廣泛領域中，離散余弦變換起著非常重要的作用，包括圖像的效果增強，圖像分析，圖像復原和圖像壓縮等。在圖像數(shù)據(jù)處理中常用的是二維離散余弦變換，它能把空間域的圖像轉(zhuǎn)變到空間域上進行研究，從而能很容易地了解到圖像的各空間頻域成分，進行相應的處理。 這篇論文的以下內(nèi)容主要介紹了兩種基于 DCT（離散余弦變換）的數(shù)字水印技術及其計算機模擬。 第一種用排序法將一個水印信號嵌入到原始圖像 DCT 變換域中重要分量的 幅度成分中。第二種用隨機調(diào)換的方法將水印圖像均勻的分散到原始圖像中。 2. 基于 DCT 變換的水印算法 （一）排序法嵌入水印 數(shù)字水印的嵌入與檢測 為了保證嵌入水印信號具有良好的魯棒性，應將圖像水印放在視覺上最重要的成分上。由于視覺上重要的分量是圖像信號的主要成分，圖像信號的大部分能量都集中在這些分量上，在圖像有一定失真的情況下，仍能保留主要成分，即視覺上重要的分量的抗干擾能力較強，因此將水印嵌入在這些分量上，可獲得良好的魯棒性。當水印信號相對宿主信號較小時，還可以保證不可見性。本算法將水印信號構成的水印序列 放在圖像 DCT 的重要系數(shù)的幅度中，增強水印的魯棒數(shù) 字 水 印 檢 測 算 法 數(shù)字水印（ X） 水印圖像（ I’） 密鑰（ K） 數(shù)字水印或有或無 圖（ 2） 數(shù)字水印檢測的一般性框圖 8 性。 1． 數(shù)字水印的嵌入過程： （ 1） 對原始圖像進行二維 DCT 變換。 DCT 變換使得原始圖像的各象素分布被打亂從而有利于水印信號的均勻分布。對 DCT 變換后的圖像按象素幅值大小進行排列。 （ 2） 讀入水印圖像。對水印圖像也按象素幅值大小進行排列。 （ 3） 水印嵌入。通常選取幅值較大的 n 個系數(shù)作為重要分量，將變化后的水印信號依次嵌入其中。嵌入公式為： )1(39。 kXaVV ???? 其中 ,Ｖ 為 DCT變換圖像某象素的幅值 , Ｖ ’為對應 的 DCT變換圖像該象素嵌入水印信號后的幅值 , kX 為水印信號某象素的幅值 , a 為一個系數(shù) , 用以確定嵌入水印信號的量 ,同時可作為密鑰 . （ 4） 進行二維離散余弦反變換，再對變換圖像進行逆排序得到嵌入水印的圖像。此時，水印信號已經(jīng)比較均勻的分散到整幅圖像當中。 2． 水印的提取。 對原圖像和嵌入水印的圖像分別進行離散余弦變換。用公式進行提?。? aVVXk /)1/( 39。 ?? 對提取出的水印信號進行排序即提取出水印 . 數(shù)字水印算法的計算機模擬 1．水印的嵌入與提取 圖 1 中，我們將原始圖像（ a）進行二維 DCT 變換，要嵌入的水印圖像如圖（ c）所示。我們用前面所述的水印嵌入算法將（ c）嵌入（ a）的 DCT 變換圖 9 像中，再進行逆 DCT 變換得到嵌入水印后的加密圖像（ b）。比較（ a），（ b）兩圖，可以看出二者精確相同。圖（ d）為用逆算法從（ b）中提取出的水印信號，（ c），（ d）也精確相同。由此可見水印良好的嵌入了原始圖像當中。 圖（ a） 圖（ b） 圖（ c） 圖（ d） 圖 1 圖像加密隱藏和數(shù)字水印技術的加密和恢復效果 : （ a）載體圖像 (512? 512)； （ b）加密后的傳輸圖像 (512? 512)； （ c）要嵌入的保密圖像 (512512)。 （ e）從 (b)中提取的隱秘圖像 (512? 512)； 10 圖（ a） 圖（ b） 圖（ c） 圖（ d） 圖 2 換另一幅圖片作載體圖像時圖像加密隱藏和數(shù)字水印技術的加密和恢復效果 : （ a）載體圖像 (512? 512)； （ b）加密 后的傳輸圖像 (512? 512)； （ c）要嵌入的保密圖像 (512512)。 （ e）從 (b)中提取的隱秘圖像 (512? 512)； 圖 2 是與圖 1 類似的另一例子，只是將載體圖像做了變化，可見加密及恢復的效
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