基于小波变换和人类视觉系统的盲数字水印算法

随着因特网的发展,数字水印技术被广泛应用于数字图像、音频、视频等多媒体产品的版权保护。按照水印检测的方式可把数字水印分为盲水印和明文水印。文中提出了一种基于小波变换和人类视觉系统的盲数字水印算法,首先将水印图像利用Arnold混沌映射进行置乱,对宿主图像进行小波分解,然后通过改变两个小波子带相应系数的大小关系来嵌入水印信息。其中对相应小波系数修改权值的设置,利用了基于小波域的人眼视觉系统的特点。提取水印不需要原始图像。实验表明该算法在抵抗JPEG压缩、剪切和盐椒噪声等攻击有比较好的鲁棒性。     

基于模糊聚类的小波域数字图像水印算法*

结合人眼视觉系统的感知特性与图像的局部相关特性,提出了一种基于模糊聚类的小波域数字图像水印嵌入方案.该方案首先对原始载体图像实施小波变换;然后结合视觉感知特性,在小波域内进行模糊C-均值(FCM)聚类分析,自适应确定出数字水印的嵌入位置与嵌入强度;最后利用图像自身的局部相关性,通过修改小波系数值,将数字水印嵌入到宿主图像内.该方案在提取数字水印信息时,不需要原始载体图像.实验结果表明,该自适应小波域图像水印嵌入技术不仅具有较好的透明性,而且对诸如叠加噪声、JPEG压缩、平滑滤波、几何剪切、图像增强、马赛克效果等攻击均具有较好的鲁棒性.     

人眼视觉特性与SIFT相结合的视频双水印算法

针对视频水印容易遭受几何攻击以及水印的鲁棒性与透明性的平衡问题,提出一种基于人眼视觉特性与尺度不变特征变换（SIFT）相结合的抗几何攻击视频双水印算法。首先获取视频序列中人眼视觉掩蔽阈值作为水印的最大嵌入强度。其次,将视频帧进行离散小波变换（DWT）,对中高频子带系数提出基于视频运动信息的自适应水印算法;针对低频子带,提出基于小波低频系数统计特性的抗几何攻击视频水印算法。最后,以SIFT作为触发器判断视频帧是否遭受几何攻击,对遭受几何攻击的视频帧利用SIFT的尺度与方向不变性进行校正,并对校正后的视频帧提取水印信号;针对非几何攻击的视频帧,直接利用中高频提取算法。所提算法与实时性视频水印算法——基于小波域直方图的视频水印（VW-HDWT）算法比较,峰值性噪比值（PSNR）提高了7.5%;与基于特征区域的水印算法相比,水印嵌入容量提高约10倍。实验结果表明,在保证水印透明度较好的情况下,所提算法对常规几何攻击具有较强的鲁棒性。     

基于图像特征的二值水印嵌入和盲检算法

提出了一种基于图像特征的二值水印嵌入和盲检测算法。将原始图像及待检测的图像进行离散小波变换,通过提取低频子带变换系数的均差与设定的阈值相比较,根据不同的结果选择不同的算法从而实现水印序列的嵌入和盲提取。该算法的优点在于在水印检测时,不需要原始图像的参与。实验结果表明,算法对JPEG压缩具有强的抵抗能力,同时,对噪声、滤波等也具有较好的鲁棒性。     

A robust semi-blind watermarking for color images based on multiple decompositions

In this paper, a robust semi-blind watermarking scheme for color images, based on multiple decompositions is proposed to preserve the copyrights of the owner. Using multiple decompositions, the gray watermark is embedded into a host color image. Prior to that, to enhance security the gray watermark is encrypted with Arnold transform and SVD by generating secret keys. The luminance component of the given host image is subjected to discrete wavelet transform(DWT), contourlet transform(CT), Schur decomposition and singular value decomposition(SVD) in sequence and finally the watermark is embedded. In the semi-blind extraction process, the watermark is extracted without the help of the original host image. Experimental results show that the proposed watermarking scheme has better visual imperceptibility and high robustness against image & signal processing attacks compared to other methods.     

基于量化函数的无失真扩频鲁棒水印设计

提出一种无失真扩频鲁棒水印方案,该方案通过量化函数对受版权保护的图像的小波域进行量化,产生的二值序列直接作为水印,即特征水印。由于该方案是基于图像内容的,并没有向图像中嵌入任何信息,不需要真正执行IDWT,水印图像没有任何失真,因而扩频水印方案是无失真水印嵌入方案。水印的鲁棒性主要由量化参数决定,而不是像传统的水印方案那样一般由嵌入的水印信息量所决定。     

基于3维提升可分离小波变换的图像水印方案

鲁棒水印技术通常被用于版权保护和所有权声明等目的。许多提出的水印方案通常把水印嵌入在变换域内,如2维的DFT域、DCT域和DWT域以及3维的DCT域、WT域。前3个域主要被用于2维的图像载体,而后2个域主要被用于3维的视频载体和3维的图像载体。在本文中,一种基于3维提升可分离小波(3-D SWT)的灰度图像水印方案被提出。首先,通过之字扫描把灰度图像分解为3维的图像序列,然后使用3-D SWT变换这些图像序列。同时通过相对熵理论证明了3-D SWT变换系数符合广义高斯分布。为了平衡鲁棒性和不可感知性,新的适用于3维的人类视觉模型被重构并用于调整水印的嵌入强度。在水印的检测方面,最优检测器实现水印的盲检测。实验表明本方案对各种攻击是强鲁棒的。     

Robust watermarking based on DWT and nonnegative matrix factorization

This paper presents a novel blind robust digital image watermarking scheme using nonnegative matrix factorization (NMF) in DWT domain. Firstly, the original image is transformed into some subband coefficients using discrete wavelet transformation (DWT), and then a Gaussian pseudo-random watermark sequence is embedded in the factorized decomposition coefficients using NMF. Because of the multiresolution decomposition for DWT and physically meaningful factorization for NMF, the proposed scheme can achieve good robustness, which is also demonstrated in the following experiments.     

Norm ratio-based audio watermarking scheme in DWT domain

In order to reach a balance between robustness, imperceptibility, and data payload, a novel blind audio watermarking scheme is proposed using the norm ratio of approximate coefficients in discrete wavelet domain (DWT). A chaotic sequence generated by Tent map is used to encrypt the watermark image and enhance the security of watermarking system. Firstly the original audio signal is segmented into non-overlapping frames and DWT is applied to each frame. Then, the approximate components are divided into two parts, and the norm ratio is calculated and modulated to embed the watermarks. Finally, the approximate components are scaled by optimizing the quality of the watermarked audio. Experimental results indicate that the proposed watermarking scheme is robust against different common attacks, such as noise addition, resampling, re-quantization, MP3 compression and amplitude scaling. The comparison analysis shows that the proposed scheme has high data payload and provides superior performance compared to the state-of-the-art watermarking schemes.     

Contourlet-based image and video watermarking robust to geometric attacks and compressions

In this paper, we first propose a new blind image watermarking scheme robust to geometric attacks and compressions. The scheme is based on contourlet transform (CT) and principal component analysis (PCA). The scheme uses the principal components of the largest contourlet coefficients of the last directional subband of the cover image to embed the watermark. Meanwhile, with the noise visibility function (NVF), the watermarking strength is adjusted adaptively to preserve the perceptual quality of the image. The watermark can be detected with high accuracy after various possible distortions. The normalized correlation (NC) between the original watermark and the watermark extracted from the distorted watermarked image is used as the robustness evaluation criterion. The simulation results demonstrate that the proposed scheme has good performance in terms of both quality and robustness against a variety of image-processing attacks, such as rotation, scaling and image compressions. Then we extend the scheme to blind video watermarking. The performance of the video watermarking scheme is evaluated against video attacks like rotation, frame averaging, noise additions and video compressions. The introduction of the CT produces robustness against image and video compressions, and the PCA yields resistance to geometric attacks.

     

基于DWT和DCT域的二值图像数字水印算法

提出一种基于DWT和DCT域的有意义二值图像数字水印算法；利用Arnold变换对水印序列进行置乱，消除象素的空间相关性，增加水印的安全性；而结合小波变换和离散余弦变换的特性，将水印信息嵌入到图像变换域的低频和中频系数中，提高水印的鲁棒性和不可见性；实验证明该算法具有较好的抗压缩、抗噪音和抗剪切性。     

Robust and blind watermarking scheme for three dimensional anaglyph images

In this paper, a robust and blind watermarking scheme for three dimensional (3-D) anaglyph images is proposed. Since the computational cost of Red–Green–Blue (RGB) processing is quite high, we have used 3-D Discrete Wavelet Transform (3-D DWT) to decompose the image and process it directly. The watermark to be embedded is computed from the image and also the process involves watermark strength factor which scales the quality of the watermark. Jacket matrix is used due to its simplicity in the watermark embedding and extraction processes. Experimental results show that the proposed scheme is highly imperceptible and robust against various image processing and signal processing attacks. Comparisons with the state-of-the-art demonstrate the effectiveness of our scheme.     

基于人眼视觉系统的自适应量化数字水印算法研究

提出了一种将彩色水印图像嵌入到原始彩色功载体图像中的新算法。首先，利用DCT静态图像压缩技术，将彩色水印图像编码成一维二进制序列并进行随机置乱；然后将原始彩色载体图像分解为R、G、B三个彩色分量并分别实施小波变换，进而结合视觉感知特性自适应确定水印嵌入位置；最后结合人眼视觉系统（掩蔽特性及对颜色的感知特性）确定量化间隔，并通过全新的量化处理过程完成水印信息的白适应嵌入，仿真实验表明：该数字水印嵌入方案不仅具有较好的透明性，而且对诸如叠加噪声、JPEG压缩、平滑滤波、几何剪切、图像增强、马赛克效果等攻击均具有较好的鲁棒性．     

用于MP3作品版权保护的数字水印新算法

以MP3压缩攻击特点与听觉掩蔽特性为基础，提出了一种可用于MP3音乐作品版权保护的混合域数字音频盲水印算法．首先，结合MP3压缩等攻击特点，对原始数字音频进行自适应的分段处理；再对每个音频数据段进行DWT和DCT；最后，结合听觉掩蔽特性与MP3压缩攻击特点，自适应确定量化步长，并将水印信号嵌入到音频数据段的低频分量中．仿真实验表明，所提出的算法不仅具有较好的透明性，而且对诸如重新采样、重新量化、叠加噪声、低通滤波等攻击均具有较好的鲁棒性．特别地，该算法对于最为普通的MP3压缩攻击具有极强的抵抗能力（尤其是高压缩比下）．     

一种基于感知成型及矩傅立叶矩阵描述子的鲁棒性数字水印方案

提出了一种结合离散小波变换（DWT）,离散余弦变换（DCT）,感知模型（HVS）及矩傅立叶矩阵描述子（MFMD）的图像数字水印方案。该方法把原始图像进行二维DWT分解,保留其高频细节部分,然后对小波逼近子图进行二维DCT变换并结合HVS进行水印嵌入。水印的检测则采用了相关性与MFMD相结合的方法。实验结果表明该水印方案很好地实现了水印系统所要求的基本特性,诸如嵌入有效性,保真度,数据有效载荷及鲁棒性等等。     

一种感兴趣区域二维水印算法的实现

针对图像中用户选定的感兴趣区域ROI(Regions of interest)的保护,提出形状自适应离散小波变换SA-DWT(Shape Adaptive DWT)是实现感兴趣区域二维水印算法的有效工具.水印图像(一幅灰度图像)经压缩后生成可以嵌入的水印序列,同时SA-DWT变换作用于ROI区域,通过选择变换系数的嵌入位置和嵌入准则实现水印信息的嵌入;最后提取水印信号,通过重构恢复水印图像.攻击实验表明该算法可以抵抗常见的图像攻击手段,ROI区域得到了有效保护.     

基于IWT和HVS的彩色图像盲水印算法

针对目前大多数图像水印技术是关于灰度图像并且基于离散小波变换的研究,提出了一种基于整型小波变换（Integer Wavelet Transform,IWT）将彩色数字水印嵌入到彩色宿主图像中的算法。采用YCbCr色彩空间的Y分量嵌入水印,利用人类视觉系统特性（Human Visual System,HVS）实现彩色水印嵌入位置的自适应确定;彩色水印的提取不需要原始水印和原始宿主图像。实验证明,嵌入水印后的图像具有很好的不易觉察性,并且对常见的图像处理操作具有很强的鲁棒性。     

一种基于小波变换的鲁棒数字图像水印

提出了一种基于小波变换的鲁棒数字图像水印算法。该算法首先对水印信息进行置乱以降低空间相关性,然后把原始图像进行三级小波变换。并将水印信息嵌入到原始图像的低频子带中,最后经三级小波反变换得到嵌入水印后的图像。实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性。     

基于模糊聚类分析的自适应图像空间域水印技术

结合人眼的视觉感知特性与图像的局部相关特性，提出了一种基于模糊聚类分析的自适应图像空间域水印嵌入算法．该算法首先根据人眼视觉系统(HVS)的感知特性，结合模糊c-均值(FCM)聚类分析，自适应确定出数字水印嵌入位置；然后利用图像自身的局部相关性，通过修改像素值，将二值水印图像降维置乱后自适应嵌入到宿主图像内，并且具有水印嵌入深度智能调节特性．该算法在提取水印信息时，不需要原始载体图像．实验结果表明：该自适应空间域图像水印嵌入技术不仅具有较好的透明性，而且对诸如叠加噪声、JPEG压缩、平滑滤波、几何剪切、图像增强、马赛克效果等攻击均具有较好的鲁棒性．     

一种NMF和SVD相结合的鲁棒水印算法

提出了一种非负矩阵变换(NM})和奇异值分解(SVD)相结合的数字水印算法。该算法对宿主图像进行离散小波变换,然后选取低频部分进行非负矩阵变换和奇异值分解,最后在奇异值中嵌入Arnold置乱后的水印。实验表明,该算法在获得良好的视觉效果的同时,又具有很好的鲁棒性,对加噪、滤波、剪切等图像攻击有很好的抵杭能力。