基于DCT 變換的數字水印算法在軍事通信中的應用

郜業軍，汪 兵

（中國人民解放軍78098 部隊，成都 611237）

數字水印技術作為信息安全領域的新熱點，可以有效地解決信息傳輸的安全性問題。數字水印技術將秘密信息隱藏到宿主之中，可以有效保護信息不被敵方竊取和篡改，因此數字水印技術在軍事領域中的應用有著重要的現實意義。本文討論基于DCT變換的數字水印實現方案。

本文設計了一個基于DCT 變換的數字水印算法。通過仿真實驗證明，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）對原始圖像進行離散余弦變換域（DCT）變換。

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

（3）對包含水印的系數進行反余弦變換，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行DCT 變換，得到各自的變換域系數。

（2）按照嵌入算法的反過程提取水印，提取公式：

1.2 相關度計算

本實驗采用相關度來檢測圖像中是否存在數字水印。當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的相關性時，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*，水印信號的個數為n，則相關度為：

根據假設檢驗計算出相關度，我們設定一個判斷規則：預設一個合理臨界值T，若 ，可以判定被測圖像中含有水印W。

1.3 實驗結果

圖1 原始圖像和嵌入水印后的圖像

本實驗是在256×256大小的灰度圖中嵌入水印。實驗表明，通過視覺系統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 水印攻擊實驗

水印系統魯棒性的評估是以水印圖像在經歷各種圖像攻擊后是否能夠檢測出水印為依據。水印檢測時使用50個隨機的數字水印分別和含水印圖像進行相關性檢測。測試結果如圖2所示，橫坐標表示測試的50個水印信號，縱坐標表示相關度數值。通過實驗得知第10個水印信號的相關度數值明顯大于其他值，即為正確水印。實驗結果證明該算法對通常的圖像系統攻擊具有一定的魯棒性和不可見性。

圖2 系統攻擊的相關性檢測

3 結束語

本文設計并實現了一個基于DCT 變換的數字水印系統，通過實驗驗證，可以看出，具有很好的透明性和安全性。本課題的研究，對于軍事機密數據傳輸的安全問題，有著重要的參考價值。