浅谈用于图像认证的可逆数字水印①

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浅谈用于图像认证的可逆数字水印①

作者：吴晓云

来源：《科技创新导报》2011年第01期

摘要:采用数字水印对医学图像、军事图像进行认证时,由于这类图像对图像完整性要求极其严格,故在图像通过认证后,其中所嵌入的水印信息必须被完全清除,此时必须采用可逆数字水印方案。本文介绍了实现可逆数字水印的方法原理,在此基础上,叙述了两种分别用于图像完全脆弱认证和半脆弱认证的可逆水印算法。

关键词:图像认证可逆数字水印

中图分类号:TP393.08 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(a)-0030-01

引言

在互联网日益普及的今天,数字图像的发布及传播更为便捷及迅速,不过随之而来的是一系列十分严峻的问题:通过数字图像处理软件,人们可轻而易举地对数字图像进行肆意的修改,此时眼见不再为实。另外,数字图像的易复制特性使得它们可被人们随意地拷贝使用,这就有可能会引发图像版权的归属纠纷。为了解决这些涉及数字图像信息安全的问题,一种称之为数字水印

的技术出现了。

图像数字水印技术是指将特定的数字、文字等信息(统称为水印)嵌入到图像中,最终生成含水印的图像,通过对含水印图像中的水印进行提取并根据一定的规则进行判断,就可以获悉数字图像的版权所有者或者图像本身是否已遭受更改,从而达到版权保护、图像真伪认证的目的。

目前用于图像认证的水印称之为脆弱水印,根据是否能容忍一些正常的信号处理操作,这种水印还可进一步细分为完全脆弱水印和半脆弱水印,相较而言,半脆弱水印因其对一定程度的正常信号处理操作(对图像而言,尤指JPEG压缩)鲁棒,故更具有实际应用意义。

传统脆弱水印算法的嵌入策略是不可逆的,故采用这些算法实现的水印图像,在图像通过验证之后,其中所含的水印信息无法彻底地从水印图像中清除。事实上,数字图像任何细微的变化在医学方面有可能会导致医生对病人病情的误诊,而在军事应用领域则可能造成对敌情的误判,从而制定出错误的作战策略,故对于这类图像的认证,一个最基本的要求就是水印图像在被证实为真实无误后,应该能够将嵌入其中的水印信息全部抹除,从而完全地恢复为原始图像。显然采用常规的嵌入算法无法达到这一要求,此时必须使用可逆水印算法。目前可逆水印的研究已得

到人们的广泛重视,众多可逆水印算法被提出。本文在此首先介绍两类实现可逆水印的方法原理:即基于无损数据压缩的可逆水印和基于图像小波系数直方图修改的可逆水印,在此基础上,叙述了基于这两种方法实现的分别用于图像完全脆弱认证和半脆弱认证的可逆水印算法。