第
30
卷第
5
期
2010
年
5
月
计算机应用
Joumal of Computer Applications
Vo
l.
30
No.5
May
2010
文章编号:
1001 - 9081
(2010
)05
- 1239 -
04
面向图像内容认证的半脆弱数字水印算法
吕林涛,郝亮
(西安理工大学计算机科学与工程学院,西安
710048)
(
lvlintao@
xau
t.
edu.
cn)
摘
要:提出一种半脆弱数字水印算法,用于确认图像内容的真实性和完整性。算法首先将缩放图像的边缘作
为特征信息,并对特征信息进行混沌调制和私钥加密得到水印信息;然后结合人类视觉系统将水印信息嵌入到载体
图像的小泼域中;最后用户利用公钥从水印图像中提取特征信息,并与重建的特征信息进行匹配来实现认证。实验
结果表明:该算法对常规操作具有免疫性,对恶意处理能够实现准确认证和篡改定位。
关键词:半脆弱水印;特征信息;混沌序列;公钥;人类视觉系统
中圄分类号
:T
凹
91
文献标志码
:A
Semi-fragile digital watermar
k.i
ng
algorithm for image content authentication
Lü
Lin-tao
,
HAO
Liang
(Sc
/wol
0/
Computer
Science
田
ul
Engineering, Xi'an University
0/
Technology,
X
归
n
Shaanxi 710048, China)
Abstract:
A semi-fragile digital watermarking algorithm was proposed to verify the authenticity and integrity of image
conten
t.
Firstly, the algorithm extracted the edge of the scaled image as the feature information,
and
the feature information
was chaotically modulated and ciphered with the private key to generate watermark
info
口
nation.
Secondly, the watermark
information was embedded into the wavelet domain of the host image by using Human Visual System
(HVS).
Finally, a user
could extract the feature information from the watermarked image with the public key
, and compared it with the reconstructed
feature information of tlie watermarked image to achieve authentication. The experimental results show that the proposed
algorithm has the immunity to common image operation
,
and
can
also achieve accurate authentication and tampering
localization to malicious processing.
Key
words:
semi-fragile watermarking; feature information; chaotic sequences; public key; Human Visual System
(HVS)
0
引言
随着数字水印技术的发展,用于判断图像真实性问题的
图像认证水印技术己成为当前研究的热点。近年来在图像认
证水印技术研究上不断提出新的算法,如文献[
1
J
利用视觉
可觉察门限
(Just
Noticeable Difference ,
JND)
对小波系数进行
量化嵌入水印,通过比较提取的水印信息与原始水印信息的
差值是否超过该点的
JND
数值实现篡改认证,但算法需保留
原始水印信息才能进行图像认证。文献
[2J
将密码学中的公
开密钥体制引入到图像认证水印技术中,使得图像认证更加
实用化,但算法将水印嵌入在原始图像的最低有效位上,势必
产生常规图像操作过于敏感问题。
针对上述及现有图像认证水印算法存在的不足,且考虑
到实际应用中数字图像需要压缩存储和传输,用户又仅关心
图像所要表达的内容信息等问题,本文提出一种面向图像内
容认证的半脆弱数字水印算法。
1
数字水印生成和嵌入算法
1.
1
数字水印生成和嵌入模型
本文提出的数字水印生成和嵌入算法构造过程为:
1
)提
取缩放图像的边缘作为特征信息
;2
)对特征信息进行混沌调
制和私钥加密生成水印信息
;3
)利用视觉感知模型将水印信
息嵌入到小波系数中。其数字水印生成和嵌入模型如图
1
所示。
原始图像
水印
图像
图
1
数字水印生成和嵌入模型
1.
2
数字水印生成算法
本文提出的基于图像内容的数字水印生成算法由产生缩
放图像、提取量化特征信息、调制量化特征信息和非对称加密
调制序列四阶段完成。各阶段详细描述如下。
Phasel:
产生缩放图像。
设
0=
/o(i
,
j)
11
:S;;
i
:s;;
M
,
l"
三
j
运
MI
为原始灰度载
体图像,其中。
(i
,
j)
代表原始载体图像的第
i
行、第
l
列像素
的灰度值。产生缩放图像算法描述如下:
1
)将
O
分成大小为
4
x
4
的不重叠的块
o
/0
, ,0
2
,.
。
(M/4)x(M/4)
I
2)
计算每个
4
x4
的块
Oi
中像素的灰度均值叫,其中
1,2
,…
,
(M/4)
x
(M/4)
,随后整合所有的均值
m
i
获得→个
大小为
(M/4)
x
(M/4)
的缩放图像。
Pl
阳
e2:
提取量化特征信息。
为有效检测缩放图像的边缘特征,通过实验分析比较,本
收稿日期
:2009
-11 一
06;
修回日期
:2010
-01 一
07
0
基金项目:西安市科技创新重点项目
(
CXY08017)
。
作者简介:吕林涛
(1955
- )
,男,陕西西安人,教授,主要研究方向:网络与信息安全;
郝亮
(1984
-),男,陕西西安人,硕士研究生,主要研
究方向·网络与信息安全、数字水印。