引言
随着计算机和网络技术的飞速发展,信息的安全保护问题日益突出。数字图像、音频和视频等多媒体数字产品愈来愈需要一种有效的版权保护方法——水印技术,通常用于保护知识产权、防止未经授权的访问、作弊等。
广义上可以把水印技术划分为四大类:图像水印、视频水印、音频水印和文本水印。这些水印技术都有其独特的特点和应用场景,需要根据具体的数字媒体保护需求进行选择使用。
技术与实践意义
本文以“多通道、多层水印”为目标,旨在让操作人员通过自定义的方式,制作水印信息,深入体验水印“添加”、“提取”的全过程,及水印抵抗攻击手段后的“鲁棒性”对比。
变换域DCT水印算法
变换域原理
1. 离散余弦变换(DCT)是一组不同频率和幅值的余弦函数和来近似一副图像,实际上是傅里叶变换的实数部分;
2. 离散余弦变量对于一副图像,其大部分可视化信息都集中在少数的变换系数上;
3. 离散余弦变量是数据压缩常用的一个变换编码方法,它能将高相关数据能量集中,使得它非常适用于图像压缩。
工程效果展示
水印添加
1. 将图像分解为88的图像块,之后进行量化;
2. 在量化过程中,从左至右,从上至下对每个图像块做DCT变换,舍弃高频分量,剩下的低频分量被保存下来用于后期图像重建;
3. 对余下的图像块进行量化压缩,由压缩后的数据所组成的图像大大缩减了存储空间;
4. 解压缩时对每个图像块做DCT反转换(IDCT),然后重建一幅完整的图像;
5. 由于舍弃了某些频率的图像,所以最终呈现出来的图像清晰度会有差异。
图1 变换域DCT-文字水印 | 图2 变换域DFT-图像水印 |
水印的鲁棒性测验
用户通过一些攻击手段可以验证水印算法的鲁棒性,如PS等,主要有二十种攻击操作的测试图片,测试素材如下图:
这里列举两类暗水印的部分攻击操作,如图 3 、 4所示。
图3 变换域DCT算法中图像亮度+50的攻击实验 | 图4 变换域DFT算法中图像涂改、截图的攻击实验 |
通过攻击实验可以看出:此算法通用性比较强,在分块和频域位置选择合理的情况下,可以抵抗一定程度裁剪、缩放和压缩等常见的攻击手段。