基于JPEG XR的半脆弱数字水印技术研究

陈自刚，何金枝

(南阳理工学院计算机与信息工程学院，河南南阳473004)

用于完整性认证的数字水印又可以分为完全脆弱水印和半脆弱水印。前者通常对像素值的每个可能改变非常敏感，能够检测出任何对图像像素值的改变或对图像完整性的破坏。半脆弱水印的脆弱性是有选择的，它只对反映媒体内容特征的数据改变敏感。在实际应用中，往往需要数字水印能够有效区分有意攻击(如剪切、擦除)与无意攻击(如压缩)。因此半脆弱水印技术被广泛研究和关注。半脆弱水印强调的是一种数据完整性和有效性的标注功能和对数据破坏和攻击的定位分析能力［1-2］。

1 JPEG XR码流结构

JPEG XR图像的内部第一个通道是亮度通道，可以拥有多个色彩通道。一幅JPEG XR图像在水平方向和垂直方向上可以含有1～4 096个分割块，每个分割块的高度和宽度都相同。分割块是一个二维的相邻宏块的集合。每个宏块是由4×4块构成，每个宏块是由4×4采样点构成［3-5］。JPEG XR图像的码流结构有两个基本模式［3-5］：空间模式和频率模式，如图1所示。码流中都是先存放图像头信息，里面标识了此码流所采取的码流结构模式;之后是一张索引信息表，标识了每个分割块的存放位置。两种模式均以分割块为单位。

图1 JPEG XR的码流结构

在空间模式中，每个分割块的码流按照宏块顺序输出。

每个分割块中的宏块经两层LBT(Lapped Biorthogonal Transform)［6］变换后构成频率模式，每个分割块中包含DC、低通系数、高通系数和弹性位4个包并安排在一起。JPEG XR编解码算法［7］中定义了字段BANDS_PRESENT(4 bit)，用来表示码流结构中频率模式时不同的频带的存在情况，如表1所示。……