暗水印——变换域DCT水印算法（一种通用性强，能有抵御攻击的手段）

引言

随着计算机和网络技术的飞速发展，信息的安全保护问题日益突出。数字图像、音频和视频等多媒体数字产品愈来愈需要一种有效的版权保护方法——水印技术，通常用于保护知识产权、防止未经授权的访问、作弊等。

广义上可以把水印技术划分为四大类：图像水印、视频水印、音频水印和文本水印。这些水印技术都有其独特的特点和应用场景，需要根据具体的数字媒体保护需求进行选择使用。

技术与实践意义

本文以“多通道、多层水印”为目标，旨在让操作人员通过自定义的方式，制作水印信息，深入体验水印“添加”、“提取”的全过程，及水印抵抗攻击手段后的“鲁棒性”对比。

变换域DCT水印算法

变换域原理

1. 离散余弦变换(DCT)是一组不同频率和幅值的余弦函数和来近似一副图像，实际上是傅里叶变换的实数部分；
2. 离散余弦变量对于一副图像，其大部分可视化信息都集中在少数的变换系数上；
3. 离散余弦变量是数据压缩常用的一个变换编码方法，它能将高相关数据能量集中，使得它非常适用于图像压缩。

工程效果展示

水印添加

1. 将图像分解为88的图像块，之后进行量化；
2. 在量化过程中，从左至右，从上至下对每个图像块做DCT变换，舍弃高频分量，剩下的低频分量被保存下来用于后期图像重建；
3. 对余下的图像块进行量化压缩，由压缩后的数据所组成的图像大大缩减了存储空间；
4. 解压缩时对每个图像块做DCT反转换（IDCT），然后重建一幅完整的图像；
5. 由于舍弃了某些频率的图像，所以最终呈现出来的图像清晰度会有差异。

	
图1 变换域DCT-文字水印	图2 变换域DFT-图像水印

水印的鲁棒性测验

用户通过一些攻击手段可以验证水印算法的鲁棒性，如PS等，主要有二十种攻击操作的测试图片，测试素材如下图：



这里列举两类暗水印的部分攻击操作，如图 3 、 4所示。

	
图3 变换域DCT算法中图像亮度+50的攻击实验	图4 变换域DFT算法中图像涂改、截图的攻击实验

通过攻击实验可以看出：此算法通用性比较强，在分块和频域位置选择合理的情况下，可以抵抗一定程度裁剪、缩放和压缩等常见的攻击手段。