基于DCT 變換的數(shù)字水印算法在軍事通信中的應(yīng)用

郜業(yè)軍，汪 兵

（中國人民解放軍78098 部隊(duì)，成都 611237）

數(shù)字水印技術(shù)作為信息安全領(lǐng)域的新熱點(diǎn)，可以有效地解決信息傳輸?shù)陌踩詥栴}。數(shù)字水印技術(shù)將秘密信息隱藏到宿主之中，可以有效保護(hù)信息不被敵方竊取和篡改，因此數(shù)字水印技術(shù)在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文討論基于DCT變換的數(shù)字水印實(shí)現(xiàn)方案。

本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于DCT 變換的數(shù)字水印算法。通過仿真實(shí)驗(yàn)證明，該算法不僅具有不可感知性，而且具有良好的魯棒性。

1.1 水印嵌入的過程

（1）對原始圖像進(jìn)行離散余弦變換域（DCT）變換。

（2）數(shù)字水印的嵌入。按照嵌入算法，將預(yù)先設(shè)定好的水印序列嵌入在原始圖像DCT 的變換域系數(shù)中。嵌入公式為：。其中α 表示數(shù)字水印在變換域系數(shù)中嵌入深度。

（3）對包含水印的系數(shù)進(jìn)行反余弦變換，就得到了隱密載體。

1.2 水印提取的過程

（1）原始圖像和隱密圖像分別進(jìn)行DCT 變換，得到各自的變換域系數(shù)。

（2）按照嵌入算法的反過程提取水印，提取公式：

1.2 相關(guān)度計(jì)算

本實(shí)驗(yàn)采用相關(guān)度來檢測圖像中是否存在數(shù)字水印。當(dāng)從被檢測圖像中提取出來的水印信號和原始水印信號有很強(qiáng)的相關(guān)性時(shí)，即可得知圖像中水印的存在與否。

定義：初始水印是W，提取的水印信號為W*，水印信號的個(gè)數(shù)為n，則相關(guān)度為：

根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)計(jì)算出相關(guān)度，我們設(shè)定一個(gè)判斷規(guī)則：預(yù)設(shè)一個(gè)合理臨界值T，若 ，可以判定被測圖像中含有水印W。

1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 原始圖像和嵌入水印后的圖像

本實(shí)驗(yàn)是在256×256大小的灰度圖中嵌入水印。實(shí)驗(yàn)表明，通過視覺系統(tǒng)看不出原始圖像和嵌入水印的圖像之間的差異，說明具有良好的不可感知性。

2 水印攻擊實(shí)驗(yàn)

水印系統(tǒng)魯棒性的評估是以水印圖像在經(jīng)歷各種圖像攻擊后是否能夠檢測出水印為依據(jù)。水印檢測時(shí)使用50個(gè)隨機(jī)的數(shù)字水印分別和含水印圖像進(jìn)行相關(guān)性檢測。測試結(jié)果如圖2所示，橫坐標(biāo)表示測試的50個(gè)水印信號，縱坐標(biāo)表示相關(guān)度數(shù)值。通過實(shí)驗(yàn)得知第10個(gè)水印信號的相關(guān)度數(shù)值明顯大于其他值，即為正確水印。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該算法對通常的圖像系統(tǒng)攻擊具有一定的魯棒性和不可見性。

圖2 系統(tǒng)攻擊的相關(guān)性檢測

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于DCT 變換的數(shù)字水印系統(tǒng)，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以看出，具有很好的透明性和安全性。本課題的研究，對于軍事機(jī)密數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕栴}，有著重要的參考價(jià)值。