图像内容认证数字水印技术研究.PDFVIP

中国月期刊咨询网 图像内容认证数字水印技术研究 摘要：随着数字技术和计算机网络的迅速发展，越来越多的数字媒体出现在日常生活中。图像内容认证数字水印技术 得到了越来越多的关注。本文主要对目前的图像内容认证水印技术进行介绍，重点介绍了两类算法。在本文的最后， 对下一步的研究方向也进行了阐述。 关键词：图像内容认证；数字水印；脆弱水印；半脆弱水印 近年来，随着数字技术和计算机网络的迅速发展，计算机网络为我们提供的无限的资源。多媒体数据逐渐成为人们获 取信息的重要来源，并成为了人们生活的重要组成部分[1,7]。然而，数字媒体在带给人们方便的同时，也引入了一些 潜在的风险：敏感的信息可能轻易的被窃取、窜改、非法复制和传播。以数字图像为例，作为物证的照片如果被恶意 地修改后就可能扭曲法律事件的真实面貌，使好人蒙冤而坏人却逍遥法外[2]；对X光片的一个不经意的修改可能会造 成误诊等等[1,3,4]。在这些特定的场合下，需要明确地知道图像是否被修改过，也就是说需要对图像的真实性(完整性 )进行验证。因此在网络环境对数字化信息实施有效的版权保护和信息安全显得越来越重要。 1图像内容认证数字水印技术概述 数字图像的安全问题是多媒体信息安全的重点，具有广泛的代表性。数字图像具有数据量大、冗余性高、对失真不敏 感、必威体育官网网址性低、易编辑和修改且格式繁多等特点[5-6]，因此简单的将密码技术用于数字图像的安全保护显然是行不 通的，而传统的加密技术对信息的保护只局限在加密通信的信道中或其他加密状态下，一旦解密将毫无保护可言[8-1 0]。数字图像安全更偏重于版权保护与图像内容的完整性和可信性认证，为了认证数字图像的可信性和完整性，往往 需要建立有效的图像认证系统。 2图像内容认证数字水印分类 数字图像的真实性和完整性保护就是在保证数字媒体信息一定视觉质量的前提下，将与媒体内容相关或不相关的标志 信息作为水印直接嵌入到媒体内容中，当媒体内容需要认证时，可将水印提出鉴定其是否真实完整。作为图像真实性 和完整性的保护，水印本身应对篡改具有一定的敏感性和脆弱性。一般情况下，根据水印识别篡改的能力可以将其归 纳为以下两种。 2.1完全脆弱性数字水印(FragileWatermark) 完全脆弱性数字水印(一般简称脆弱性数字水印)主要应用于精确认证。它最基本的任务是水印能够检测出任何对图像 象素值改变的操作或图像完整性的破坏操作，即图像中有一个比特的信息被改变，认证都将无法通过，如在医学上， 由于图像的一点点改动都可能会影响最后的诊断结果，因此要求嵌入的水印就应当属于完全脆弱性数字水印。 2.2半脆弱性数字水印(Semi-fragileWatermark) 在开放的网络环境下，如有损JPEG压缩等图像处理是不可避免的，同时具有脆弱水印和鲁棒性水印两种功能的半脆 弱水印应运而生，它在容忍一定程度的常见信号处理操作的同时，还可把正常的信号处理与恶意篡改区别对待。篡改 发生时，不仅可提供篡改的破坏发生位置，而且可帮助分析篡改类型。另外基于半脆弱水印的自嵌入水印还可恢复被 篡改的部分。 3图像内容认证数字水印的技术要求 认证水印的目的是检测出图像在传输、发布或其它有可能引起改变的过程中是否发生了非法的编辑、修改、破坏或恶 意的篡改。认证水印技术主要研究：认证作品是否有过任何形式的修改；作品变化是否显著；作品被修改部分的位置 确定；被修改的作品能否恢复。 3.1检测篡改能力 这是认证水印技术最基本的要求。一个合格的图像认证水印系统应该能够检测到被保护图像上的任何非法篡改，还要 求能够检测出图像被篡改的情况及篡改的位置，最好能够纠正恢复被改动的内容。图像被篡改的情况也包括图像被篡 改处理所使用的方法，如高通滤波、低通滤波等。 3.2足够大的密钥空间 不同密钥产生的水印信号应该是不相同的，检测时必须拥有正确的密钥才能正确检测。由于作品的分发数量巨大、作 品数目不限定性等，所以用于水印的密钥数量非常大，即要求用于认证水印的密钥空间必须足够大。 4图像内容认证数字水印的性能评估 4.1主观评价 主观评价是从人类视觉的角度来考虑的。要进行公平合理的评估和比较，在评估过程中就要考虑水印的可感知性。当 使用主观测试包括两个步骤。第一步：将失真的数据集按照从最好到最坏的次序排列；第二步：挑选的测试人员对每 个数据集进行评定，描述所处理对象的可感知性。 这种评定可以基于ITU-RRec500质量等级级别，表1列出了等级级别和相应的可感知性以及质量。 表1ITU-RRec500从1到5范围的质量等级级别