基于混沌映射的DCT域魯棒圖像水印算法

席光偉 余麗群

摘? 要： 提出一種基于離散余弦變換（DCT，Discrete Cosine Transform）的數字圖像水印算法。對宿主圖像進行分塊，根據人類視覺特性，按邊緣和紋理對分塊進行排序;通過混沌映射生成一個偽隨機序列矩陣，結合宿主圖像分塊排序位置不同，調控嵌入時對DCT系數修改的量;算法結合Arnold變換和混沌映射，對水印圖像做預處理。實驗結果表明，該算法有較好的不可感知性、魯棒性和密鑰安全性，能夠達到保護數字圖像的目的。

關鍵詞： 圖像水印; 混沌映射; 離散余弦變換; 人類視覺系統; 魯棒性

中圖分類號：TP309.7? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1006-8228（2020）12-10-04

Abstract： A watermarking algorithm of digital image based on Discrete Cosine Transform （DCT） is proposed. The host image is divided into blocks， and the blocks are sorted by the texture and edge sensitive features according to the human visual characteristics; a pseudo-random sequence matrix is generated by chaotic mapping to control the quantity of modification to DCT coefficient according to the sorted position of the host image block when embedding; the watermarking image is preprocessed by Arnold transforming and chaotic mapping. Experimental results show that the algorithm has preferable imperceptibility， robustness and key security， which can protect digital image effectively.

Key words： image watermarking; chaotic mapping; discrete cosine transform; human visual system; robustness

0 引言

隨著數字技術發展和Internet的普及，數字媒介的共享和傳播更為方便。而侵犯數字媒介版權等行為，也變得越來越嚴重。這些行為，損害了作品創作者和正規使用者的權益，打擊了創作者的積極性，不利于社會的創新與發展。數字水印技術是保護數字媒介版權、真實性和完整性的有效手段，能有效遏制這類侵權行為，是信息隱藏領域研究的熱點之一。

根據實現方法不同，數字水印可以分為時/空域水印和變化域水印[1]。變換域水印相對于時/空域水印具有更多的優點，通常通過修改變換域系數來嵌入水印信息。根據人類視覺系統特性，人眼對不同亮度區域噪聲的視覺敏感性不同，通常人眼對亮度較強區域的噪聲不敏感;人眼對圖像平滑區域噪聲敏感而對紋理區域噪聲較為不敏感。曾崇等[2]通過計算圖像分塊掩蔽特征值，在DCT系數修改后再進行量化條件分析，對水印嵌入強度進行控制。……