使用频域LSB水印算法的鲁棒性分析

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1、第35卷第5期电子科技大学学报Vol.35No.52006年10月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaOct.2006使用频域LSB水印算法的鲁棒性分析胡东，刘晓云(电子科技大学自动化学院成都610054)【摘要】对在频域中使用最不显著分量(LSB)算法进行了分析，提出了增强LSB算法鲁棒性的条件和频域LSB的两种定义，并据其构造了具有鲁棒性的LSB算法。为保证水印顽健性，对图像做8×8分块，把各个块的中、低频部分的LSB部分用水印代替，

2、水印的平均强度为被取代部分平均强度的20倍。仿真实验证明：算法在一定条件下，可以具有相当强的鲁棒性。同时，可以提供攻击的合法性辨别和攻击位置确定，并在两个位置提供认证接口，符合水印发展趋势。关键词最不显著分量;人眼视觉系统;数字水印;鲁棒性中图分类号TP309.7文献标识码ARobustAnalysisforUsingLSBArithmetictoEmbedWatermarkinFrequencyDomainHUDong，LIUXiao-yun(SchoolofAutomationEngineering.,Univ.

3、ofElectron.Sci.&Tech.ofChinaChengdu610054)AbstractUndertheanalysisofLSBarithmeticinfrequencydomain,thispaperpresentsthesituationsforenhancingrobustnessofLSBarithmeticandtwodefinitionsforLSBinfrequencydomain.Basedonthefirstdefinition,thispaperconstructsaLSBarith

4、meticwithrobust.Theoriginalimageisdispartedinto8×8blocks,andtheLSBofmiddleandlowfrequencyisdisplacedwiththewatermarkwiththe20timesintensionofthereplacedpart’s.Theexperimentsprovethatthearithmetichasstrongrobustnessunderthegivensituations.KeywordsLSB;HVS;digital

5、watermark;robustness数字水印是一种可以在开放的网络环境中保护版权和认证来源及完整性的新技术。所谓数字水印即是向欲被保护的多媒体数据嵌入某种信息(即水印)，以保护所有者的权益，跟踪非法拷贝等。按攻击的敏感性来分，数字水印分为顽健性水印，脆弱性水印。脆弱性水印的基本算法之一是最不显著分量(LeatSignificantBits，LSB)算法。当前，水印的发展方向是脆弱性水印和鲁棒性水印相结合，本文提出离散余弦变换(DiscreteCosineTransform，DCT)域LSB分量的两种定义，并基于定

6、义构建水印系统。1LSB算法的基本原理LSB算法的基本原理是：对空域的LSB做替换，用来替换LSB的序列就是需要加入的水印信息、水印的数字摘要或者由水印生成的伪随机序列。由于水印信息嵌入的位置是LSB，为了满足水印的不可见性，允许嵌入的水印强度不可能太高。然而针对空域的各种处理，如游程编码前的预处理，会对不显著分量进行一定的压缩，所以LSB算法对这些操作很敏感。因此LSB算法最初是用于脆弱性水印的。文献[1]提出了第1个水印模型，它把N×M大小的原始图像Z分解为n个8×8块Zi(1≤i≤n)，把Zi的LSB部分置零，

7、对各个块做数字摘要。同时把作为水印的logo图像A变换为N×M，进行同样的分块，数字摘要和Ai对应异或，得到嵌入水印的数字摘要。然后对它用私钥加密，结果嵌入到相应块的LSB部分。检验过程要用到A，并且用户得到的图像有任何的改变，水印都不可能检测出来。由于联合摄影专家组(JointPhotographicExpertsGroup，JPEG)是一种常用的图像压缩算法，当把这种处理看成是合法时，文献[2]对LSB算法做了改进，提出了抵抗JPEG的半脆弱水印系统。该系统基于公钥密码系统和hash函数特点，能反映彩色图像在红色

8、(R)、蓝色(B)、绿色(G)层的哪部分受到攻击。RGB图像在B部收稿日期：2004−07−29作者简介：胡东(1981−)，男，硕士生，主要从事数字水印、模式识别方面的研究.第5期胡东等:使用频域LSB水印算法的鲁棒性分析771分对应的频率响应最低，所以把原始图像分为R、G、B三部分，对于R、G的LSB部分用一个公钥密码系统以外的密钥(简称k