一种新的数字水印算法及其在数字图书馆中的应用

1、  一种新的数字水印算法及其在数字图书馆中的应用   摘要:本文针对当今数字图书馆中对版权保护提出的越来越高的要求,提出了一种利用混沌和模糊聚类的版权保护方法,将数字版权信息隐藏在经过离散余弦变换和模糊聚类处理后的数字资源的图像中,则可有效保护图书版权。实验结果表明,利用该算法隐藏的版权信息具有较强的稳健性,很好地保护了拥有者的版权。关键词:数字图书馆 版权保护 数字水印 模糊聚类1 引言数字图书馆通过数字方式进行存储和传递数字资源。近几年来,数字图书的 发展 十分迅速。它可以降低成本,有效快速地传递,能进行 网络 检索,提高效率,但有效地保护拥有者的版

2、权,仍是影响其发展的主要因素。本文利用新提出的一种数字水印进行数字图书版权的有效保护。所谓数字水印是利用人类感觉器官的不敏感性(感觉冗余),以及数字图书本身存在的冗余(数据特性冗余),将信息隐匿于一个宿主图书中,不被察觉或不易被注意到,而且不影响宿主图书的感觉效果和使用价值。主要步骤:首先对原始数字图书中的数字图像作二维小波分解,分解出高频边缘等细节信息,接着对以低频信息为主的小波逼近子图作 的分块,对每块分别作二维dct变换。然后利用模糊聚类确定为信息待隐藏的块。图书拥有者可检测图书中是否含有版权信息,若没有,则为盗版。本文的算法有效地保证了版权信息的保密性和稳健性。2 版权信息的隐藏和检测

3、提取图象块的4个特征参数,进行模糊聚类,把图象块分成两类,一类适合嵌入数字水印,有较强的不可见性和鲁棒性,水印信息更隐蔽,不易觉察;另一类不适合嵌入数字水印。对原始图象的每个8*8块 选择下面4个特征值来进行模糊聚类。(1)亮度信息值,即图象块的灰度均值,代表图象块的亮度;(2)纹理信息值,即灰度的方差,决定图象块的文理;(3)对比度信息值,即灰度之间的最大距离,表现为图象块的对比度。;(4)熵信息值,即信息论中的熵 计算 公式,用于对图象块的不确定性进行度量。这四个特征的值越大表明在分块处的亮度越高、纹理越复杂,越适合嵌入版权信息。版权信息隐藏的过程如下:首先,原始图像作需要的二维离散小波变

4、换分解成一个低频子图和多个高频子图,对低频子图再进行 的分块,然后对每块进行二维离散余弦变换,利用模糊聚类选择适合嵌入版权信息的块。利用混沌映射产生混沌序列 。将版权信息调制到混沌序列中,形成混沌调制信息序列。通过将调制有版权信息的混沌序列自适应地嵌入选定的块中。版权信息的拥有方可利用隐藏了信息的图像进行信息检测,以鉴别真伪。隐藏版权信息的检测基于解调和相关性技术。其过程与隐藏的过程相反:对原始图像和隐含版权信息的图像同时作相应的二维离散小波变换,对子图进行 的分块,再对每块进行二维dct变换和模糊聚类分析。根据信息隐藏的位置,提取对应dct系数,再根据嵌入算法进行反向操作即可得到版权信息3

5、实验结果与讨论实验中用1000个混沌序列,序列长度为100。并把第500个序列作为版权信息调制序列嵌入到图像中,即 。含版权信息图像质量的好还用峰值信噪比进行评判。从结果可以得知,运用该方案时,含版权信息的图像的客观质量很好,其峰值信噪比达到了41.4391,从主观视觉效果上评价,信息隐藏图像和原始图像非常一致。用肉眼看是没有区别的,自相关检测峰值清晰可见( ),本算法可以清晰地检测出信息的存在。然后通过解调即可得到版权信息,从而达到版权保护的作用。加入了高斯噪声后的图像,检测响应巨大,能有效检测版权信息。可以看到,虽然图像已严重降质(psnr=14.0711),但仍然能检测出信息( )。当信

6、息隐藏图像被切割掉几何面积50%后的图像。虽然此时信息隐藏图像已受到严重损坏,但是仍能清晰地检测出是否存在版权信息( )。实验发现,只要切割的面积不大于50%,检测响应都高于判决门限,版权信息能被可靠地检测出来。由实验结果可以看出,本文所提出的算法能有效地检测被嵌入的版权水印信息,在数字图书的传递中,能很好地确保拥有者的版权。 参考 文献1 关新平,范正平,陈彩莲,华长春.混沌控制及其在保密通信中的应用.北京:国防 工业 出版社,2002.2 tang shifu, ma hong, song enbin, su liyun .an adaptive blind scheme for read

7、able watermark based on ale. international conference on signal processing proceedings 2006, 1: 2982-2986.3 su liyun, ma hong, tang shifu . adaptive image digital watermarking with dct and fcm. wujns 2006, 11(6): 1657-1660.4 苏理云,马洪,唐世福.基于分形调制阵列的数字水印算法.四川大学学报( 自然 科学 版),2004,41(4):704-707.5 su li-yun,li feng-lan li jiao-jun,chen bo.a new covert communication approac