一种改进的非嵌入式水印算法

李永华　张林　赵玉霞

摘要：提出了一种改进的依赖于可信第三方的，抗攻击能力强的非嵌入式水印算法。算法不同于传统在原始图像中嵌入水印的做法，而是利用原始图像属性生成含有水印信息的认证码。为了提高抗攻击能力，算法对特征提取进行改进，并使用灰度图像作为水印。仿真实验表明，该算法对多种攻击如压缩、加噪、剪切等具有很好的鲁棒性。

关键词：非嵌入式；数字水印；认证码

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）34-8254-02

数字水印是版权保护的重要技术手段。它通过在数字载体中嵌入一些标识信息，从而判定数字产品的版权所有。传统的水印算法将水印信息嵌入到载体图像中[1-8]，必然会损坏原始图像的数据，如果加强水印鲁棒性，水印嵌入强度就要增加，水印不可见性则降低，如何解决鲁棒性与不可见性的矛盾，是大多数水印算法研究的重点。非嵌入式水印算法利用原始图像属性产生认证码，不会对图像造成破坏，从而使载体图像的质量得到保证[9]。

基于非嵌入式算法的思想，提出一种改进特征提取的算法，增强图像的鲁棒性。

1非嵌入式认证水印算法

对原始图像进行三级小波分解，分解为高频子图9个，低频子图1个，将其分解为独立的8个区域，选择连续的最大的区域，以此作为比较评判的标准，用来提取特征数据。算法为：

Step1：对载体图像进行三级小波分解，变成高频子图[Dkj（j，k=1，2，…，8）]九个，及低频子图[A13]一个。将低频与高频子图划成8个子块且这8个子块互不相交。

Step2：将待嵌入水印每个灰度值转换为8位二进制，可得到数组W。

Step3：生成特征码[D（i，j，m）]：

其中，[A（i，j）]为逼近子图中的系数，i，j=1，2，…，64；对Zn乘系数[A]和[Sn]的比值Rn，使得Zn与[A（i，j）]具有可比性。对每一个（A）值，[Sn]中行元素均值即为[Zn]，[Zn]的大小随着[Sn]从1×1到16×16变化。

Step4：生成认证码[K（i，j，n）=W（i，j，n）⊕D（i，j，n）]，用于提取和检测水印，以便进行版权保护。

水印提取时，可从第三方得到认证码K，计算后得到水印像素值，并扩展到[0，255]，得到水印图像。图1为水印提取流程图。

2水印抗攻击性能测试

原始载体图像lena，Woman和Flower，大小为512×512，水印图像大小为64×64。将水印图像分别使用文中非嵌入式算法进行处理。图2为原始载体图像，图3为原始水印图像，图4为水印分别嵌入lena，Woman和Flower后的提取效果。

2.1实验结果分析

对lena、Woman和Flower进行各种攻击实验，水印提取效果见表1。

由表1实验结果可得出结论，算法对于乘性噪声、椒盐噪声、中值滤波、剪切攻击、压缩攻击等都具有很好的抗攻击能力，对高斯噪声抵御能力稍微弱一些。

3结论

算法利用原始图像属性生成认证码，交由可信第三方发布，不会对原始图像造成破坏，既保证了作品质量，又使作品版权得到有效保护。通过实验证明，该算法具有完美的不可见性，很强的鲁棒性及抗噪性能。

参考文献：

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