张小梅 唐林海
摘要:数字水印的嵌入作为数字作品的版权保护手段,相关领域的学者提出了很多算法,但是面临各类攻击时依然难以达到版权的保护作用,该文提出基于小波变换的水印验证策略,在水印检测之前首先做完整性判断,可以很好的知晓水印数据在传播过程中遇到的攻击情况。
关键词:小波变换;Lsb;完整性验证;检测;判断
中图分类号:TP301文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)01-0121-02
One of the Integrity Verification of the Watermark Embedding Algorithm
ZHANG Xiao-mei, TANG Lin-hai
(Kaili University, Kaili 556011, China)
Abstract: Digital watermark embedding as means of digital copyright protection,Scholars in related fields a lot of algorithms,But when faced with all kinds of attacks are still difficult to achieve copyright protection, in this paper, wavelet-based watermark verification strategy,Before the first to do watermark detection to determine the integrity of, With good knowledge of the watermark data in the dissemination of the situation encountered in the process of attack.
Key words: Wavelet transform; Lsb; Integrity verification; Detect; Judge
数字水印是目前数字作品版权保护的有效手段,在保持图像的视角效果情况下不需要额外的存储空间和新的存储格式,将能够证明版权信息作为水印作品的一部分嵌入在宿主数据中,要求稳健性的同时要求具有隐蔽性。而在这类水印嵌入的研究中静止图像的水印嵌入研究最为广泛和深入。关于此类水印的嵌入可分为两类:一类是空间域水印算法,该类算法是将数字水印信息直接叠加到图像的空间域上,另一类是变换域水印算法,该类算法是一种先将图像做某种变换,然后把水印嵌入到图像的变换域中。一般来说数字水印在版权中发挥作用需要满足以下两个方面的特征:(1)透明性:水印在人类的视角下应该是透明的,既是嵌入水印之后,图像的色彩信息没有被改变,没有引起质量的明显下降,不影响视角效果,基于HVS的视角模型无法分辨水印标记是否存在。(2)稳定性:嵌入的水印要求是稳定的,能够经得起如噪声、滤波处理、数/模转换、剪切、位移、文件格式转换等形式的攻击,而当水印信息无法被准确检测或者出现版权信息的模糊不确定时,其嵌入的宿主数字作品也将失去欣赏或使用价值,水印认为是不可靠的。
1水印受到的攻击
水印在传播过程中往往面临很多有意识和无意识的攻击,如几何变换攻击:将图像做小角度的变换,使其在检测时不能得到正确的水印信息;解释攻击:在图像中二次嵌入水印信息,造成版权的不确定性。系统攻击:利用水印使用过程中的弱点进行攻击,而不是水印本身的弱点;还有很多无意的攻击,在传播的过程中不是要移除、确定或者隔离数字水印,而是在网络传播遇到随机噪声、打印和扫描等操作,致使数字水印无法被检测。这些操作和攻击干扰图像信息,容易造成水印在提取或检测过程中得到模糊不真实的信息,通过改进数字水印嵌入算法。攻击的目的在于无法正确恢复水印信号,或不能检测到水印信号的存在与混淆水印提供的版权信息。
许多研究者将水印信息利用小波变换嵌入到低频子带来提高水印的鲁棒性,优点是水印的稳定性好,抗攻击能力强;缺点是低频子带嵌入水印容易影响图像的质量,允许嵌入的数据量低,为了不改变图像的视觉特性与色彩信息,许多学者将水印嵌入到图像的最不重要的像素位(Least Significant Bits,LSB)上,LSB位的水印嵌入允许量可以稍大,算法相对比较简单,理论已经比较成熟,缺点是在受到攻击时很容易就失去了正确的水印信息,文献[1]中的数字水印方案就是空间域水印方案的代表。
2验证策略与算法
在本算法中水印嵌入分为2部分,第一部分是版权信息,即是将能够证明作者版权的信息嵌入到宿主图像经小波变换之后的低频子带中,第二部分为验证信息,即是在高频部分嵌入用于验证图像在传播过程中是否受到攻击。算法如下:
①将宿主图像做小波变换,得到低频系数序列与高频系数序列;
②将版权信息嵌入到低频子带中;
③将验证信息嵌入到高频子带中;
④提取水印时首先提取高频部分的验证信息,验证水印的完整性;
⑤如完整性验证通过则水印是可信的,如完整性验证不通过则认为水印在传播过程中受到了攻击。
图1基于验证的水印嵌入算法与提取
水印信息在嵌入之前首先进行预处理形成水印信息序列.通过数字水印的嵌入算法,水印数据被加到原始数据中形成宿主图象与水印融合的数字水印作品,这样对于具有保密价值的水印起到一定的保护作用,在水印的嵌入和提取/检测过程中,单项或多项的密码加入已经成为必要的方式,由于在本算法中利用了LSB位作为验证检测,因此安全性和可靠性更高。
3结束语
数字水印的研究目前已有很多成果,主要集中在水印的嵌入算法与预防攻击等当面,而基于完整性验证的算法较少,在LSB位嵌入验证信息已保证水印的信息的原始性、唯一性相当重要。
参考文献:
[1] Pitas I. A method for watermark casting ondigital images.IEEE Transactions on Circuits and Systemsfor Video Technology,1998,8(6).
[2] Cox I J,Kilian J,Leighton F T,et al. Securespread spectrum watermarking for multimedia. IEEETransactions on Image Processing,1997,6(6).
[3]唐林海.张小梅.嵌入式数字水印图像仿真研究[J].计算机仿真,2011(2).
[4]黄天云.张传武.谢静.数字图像水印算法及攻防手段研究[J].信息安全与通信保密,2007(8).