基于小波变换和神经网络的盲数字水印算法

文中提出了一种基于小波变换和神经网络的盲数字水印算法。算法嵌入的水印信息是一幅二值图像,每位水印信息被连续多次嵌入宿主图像小波分解的低频子带。利用提取含水印图像小波分解的低频子图的特征点坐标集估计水印图像遭受的几何失真,根据估计的几何失真参数对受到几何攻击的水印图像进行校正,最后利用神经网络很好的非线性映射和自适应学习功能实现水印信息的盲提取。实验表明,算法对常见的图像处理和几何攻击具有很好的鲁棒性。     

基于DDS和框架的鲁棒盲水印算法

为进一步提高盲水印算法的鲁棒性，提出了一种基于DWT-DCT-SVD和框架的鲁棒盲水印算法。首先提取彩色宿主图像的Y、U、V分量灰度图，分别进行一级小波变换，对低频子带4×4分块并进行离散余弦变换和奇异值分解；然后通过调节每个子块的对角矩阵，将置乱的水印信息嵌入到宿主图像中；最后在图像四周添加框架用以定位和几何校正。实验结果表明，嵌入水印后图像SSIM和PSNR值分别达到0.96和39.06以上，攻击后提取的水印图成功跳转率在90%以上。该算法在不影响原图视觉效果的前提下，不仅提升了盲水印算法对于旋转、缩放、噪声等常规攻击的鲁棒性，还能抵抗任意角度旋转、大尺度缩放和截图的联合攻击。     

基于Hopfield神经网络的盲检测数字水印

提出了一种基于Hopfield神经网络的盲检测数字水印算法。基于噪声可见函数实现了水印的自适应嵌入,利用Hopfield神经网络记忆宿主图像以及原始水印信息。在水印检测时,通过神经网络从嵌入水印的图像中联想出宿主图像和水印嵌入信息,再利用嵌水印图像和联想出的宿主图像提取出水印,实现了水印的盲检测。     

基于QR分解的Contourlet域鲁棒盲水印算法

为了提高变换域数字水印的鲁棒性,提出一种基于QR分解的Contourlet域鲁棒盲水印算法。该算法首先对二值水印图像进行Arnold置乱预处理,然后对宿主图像进行Contourlet变换,提取低频子带进行不重叠的分块,最后对每个子块依次进行QR分解,采用自适应量化策略在上三角R矩阵的第1行元素上重复嵌入1 bit水印信息。在水印提取时,根据多数原则从每个子块提取相应的1 bit水印信息。实验结果表明,该算法在取得良好不可见性的同时,对JPEG压缩、噪声、滤波、缩放和剪切等多种攻击具有较强的鲁棒性,并且可以实现水印的盲提取。     

DWT-SVD域全盲自嵌入鲁棒量化水印算法

引入自嵌入技术提出一种DWT-SVD域全盲鲁棒量化水印算法,只需借助攻击图像进行版权认证。对原始图像先进行DWT,将小波低频子带分成互不重叠的子块,对每个子块进行SVD,通过对比相邻两个子块最大奇异值的大小关系产生特征水印序列,然后将选定的自嵌入特征水印序列通过奇偶量化规则自嵌入原始图像小波低频子带每个子块的最大奇异值,最后进行SVD合成和IDWT产生含水印图像。算法具有良好的不可见性和安全性,并且通过结合自嵌入特征水印序列和盲提取认证水印序列达到全盲检测。实验结果表明,算法具有较强的抵抗添加高斯噪声、添加椒盐噪声、高斯低通滤波、中值滤波、剪切、JPEG压缩和混合攻击的鲁棒性。     

新式灰度图像盲检测数字水印算法

将冗余离散小波(RDWT)与矩阵Schur分解结合,提出了一种新式灰度图像盲检测数字水印算法。该算法将载体图像进行二级RDWT变换提取其逼近子图低频部分,并将分块后的每个块低频系数进行Schur分解,通过修改Schur分解后的上三角矩阵对角线上的最大能量元素完成对经Fibonacci变换加密后的水印图像的嵌入,水印的提取过程实现了盲提取。实验结果表明,该水印算法水印嵌入的时间仅为0.97s,平均提取水印时间为0.211s,与类似盲水印算法相比,不可见性的PSNR值提高了14.12%,抵抗高斯噪声攻击、椒盐噪声攻击和剪切几何攻击的能力也分别提高了21.32%、17.31%和27.83%。     

抗几何攻击的空间域图像数字水印算法

当前已有的水印算法多数无法抵抗几何攻击, 而现有抗几何攻击的水印算法大多数只能抵抗一定程度内的几何攻击. 本文提出了一个新的抗几何攻击的图像数字水印算法. 该算法在水印嵌入时, 先对原始图像进行分块, 然后对各个子块图像根据量化策略重复嵌入相应的 1bit 水印信息; 在水印提取时, 先将含水印图像进行分块, 然后对从各个子块图像中提取出的水印信息根据多数原则判定相应子块图像所含的 1bit 水印信息. 该算法简单、快速, 所能嵌入的水印信息量大, 并且在提取水印时无需原始图像. 实验结果表明, 该算法能够有效地抵抗很大程度的几何攻击及其组合攻击, 对常规的图像处理攻击也具有很强的稳健性.     

自嵌入全盲鲁棒水印量化算法

为了提高图像水印的实用性,提出了一种自嵌入全盲鲁棒水印算法。首先,对原始图像进行DWT,将小波低频子带分成互不重叠的子块,对每个子块进行DCT,通过比较各个子块的直流系数与所有子块直流系数的均值之间的大小关系来产生特征水印序列,利用分段Logistic混沌序列对特征水印进行加密;然后,将加密后的特征水印序列通过奇偶量化规则自嵌入到原始图像小波低频子带每个子块的DCT低频系数中;最后,进行IDCT合成和IDWT产生含水印图像。该算法通过结合自嵌入加密的特征水印序列和盲提取认证水印序列达到全盲检测。实验结果表明,该算法对抵抗添加噪声、JPEG压缩及高斯低通滤波等常见的图像处理攻击均具有很强的鲁棒性。     

一种基于自适应关系矩阵的带边信息水印算法

数字水印技术已成为多媒体信息安全领域的一个研究热点.本文对宿主图像和水印图像DCT系数的幅值分布情况和相互关系进行了理论上的分析,得出二者的分布可以通过一个自适应关系矩阵进行拟合的理论结果,并给出了计算自适应关系矩阵的快速算法.在此基础上,以自适应关系矩阵为边信息,提出了一种基于宿主图像和水印图像DCT系数分布的自适应边信息水印算法.该算法将灰度图像作为水印信息,利用自适应关系矩阵调节水印图像DCT系数的样本值,并用调节后的样本值替换伪随机选择出的宿主图像中嵌入位置的DCT系数,实现水印嵌入.自适应边信息的引入,使水印算法获得了尽可能多的优化.与同类方法比较,所提出的算法透明性好,鲁棒性强,安全性高,对常见的几何、滤波、噪音、压缩等多类攻击性能很好,水印提取不需要原始宿主图像.实验结果验证了方法的有效性.另外,本文所提出的自适应矩阵及其快速计算方法,还可应用于其它类似的分布拟合过程.     

图像块的不可见性与鲁棒性均衡水印算法

目的 为协调水印算法不可见性与鲁棒性之间的矛盾,提高水印算法抵抗几何攻击的能力,提出一种图像块的不可见性与鲁棒性均衡水印算法。方法 将宿主图像分成互不重叠的图像块,利用人类视觉系统的掩蔽特性对每个图像块的纹理特征和边缘特征进行分析,选择掩蔽性好的图像块作为嵌入子块。对嵌入子块作2级离散小波变换,将其低频子带进行奇异值分解,通过修改U矩阵第1列元素间的大小关系嵌入Arnold置乱后的水印信息。在水印提取前,对几何失真含水印图像利用图像尺度不变特征变换（SIFT）特征点的坐标关系和尺度特征进行几何校正,恢复水印的同步性。结果 对标准灰度图像进行实验,含水印图像的峰值信噪比都可以达到44 dB以上。对含水印图像进行常规攻击和几何攻击,提取出的水印图像与原始水印图像的归一化互相关系数大部分都能达到0.99以上,说明该算法不仅具有良好的不可见性,对常见攻击和几何攻击都具有较强的鲁棒性。结论 选择掩蔽性好的图像块作为水印嵌入位置能够充分保证水印算法的不可见性,特别是水印提取前利用SIFT特征点具有旋转、缩放和平移不变性对几何失真含水印图像实现有效校正,提高了含水印图像抵抗几何攻击的能力,较好地协调水印算法不可见性与鲁棒性之间的矛盾。     

一种基于关系和量化的强鲁棒性盲水印算法

盲水印提取时不需要参考原始载体图像,在信息隐藏、版权保护等方面具有更广泛的应用前景。提出的盲水印算法在分块离散余弦变换（DCT）和离散小波变换（DWT）的基础上,利用关系双方DCT系数和DWT系数在受到攻击时具有相同变化趋势的特点,采用关系嵌入和量化嵌入的自适应选择嵌入策略,较大幅度地提高了盲水印提取的鲁棒性。同时在量化嵌入中采用抖动调制,实现了水印透明性和鲁棒性调节的便捷性。大量仿真实验结果表明该算法对噪声干扰、低通滤波、JPEG压缩、对比度增强等攻击有很好的鲁棒性和透明性。     

基于图像复杂度的数字水印算法

对图像复杂度进行了分析,结合人眼视觉系统,提出一种基于图像复杂度的数字水印算法.该算法根据载体图像灰度共生矩阵的图像熵对载体图像的纹理特征区域进行划分,按照不同的纹理特征将载体图像的DCT(discrete cosine transform)块分成3类分别进行嵌入,并利用Watson视觉模型控制水印嵌入强度.仿真实验结果表明,本文算法不仅具有较大的水印容量和良好的遮蔽性,而且对噪声、滤波、有损压缩、剪切等常见攻击具有较好的鲁棒性.     

Rightful ownership through image adaptive DWT-SVD watermarking algorithm and perceptual tweaking

In this paper, a tailored blended image adaptive watermarking scheme has been presented, which is based on DWT and SVD. Through this paper an attempt has been made to solve the problem of false positive while maintaining the robustness and imperceptibility with the help of principal component and perceptual tuning of the image. Perceptual tuning is a non-blind technique and based on the objective quality of image. The embedding strength is made dependent on watermark features as well as of host in wavelet domain by using tuning parameter which is user specific. The idea of embedding the principal component of intermediate frequency sub-bands of watermark image into singular values of perceptually tuned intermediate frequency sub-bands of host image have been exploited. The proposed algorithm is providing the adaptive behavior towards the image content for perceptual transparency and at the same time avoiding the possibility of false watermark extraction well supported by a private key, which is necessary at the time of extraction. Thus the proposed watermarking algorithm is a kind of non-blind, image adaptive and suitable for rightful ownership. Various comparative results make the algorithm superior in terms of intentional and non-intentional attacks. Also the algorithm is strong against the print and scan attack.     

基于视觉特性的灰度水印自适应嵌入与提取算法

为了设计更加鲁棒的数字水印算法，在对水印的嵌入过程、提取过程及其抗攻击性能进行分析的基础上，提出了一种图像灰度水印自适应嵌入与自适应提取新方案。该方案基于小波变换的多分辨率特性，利用人眼的亮度感觉及对比灵敏度阈值等人类视觉系统特性，并结合图像各个局部小波子块的亮度与纹理特征，在嵌入的过程中，通过动态地计算各个局部块的自适应嵌入强度因子来嵌入水印。提取时，则根据从不同区域提取出的水印信息自适应计算最佳的水印提取结果，这就从提取的角度大大改善了水印系统的性能。实验结果表明，该算法对多种攻击具有较强的鲁棒性，尤其对平滑、滤波、JPEG压缩、JPEG2000压缩以及位平面去除等攻击，其鲁棒性更明显。     

抗几何失真的局部数字水印算法

抗几何攻击一直是数字水印中的难点问题,为了更好地解决这个问题,基于图像的几何不变域,提出了一种抗几何失真的局部数字水印算法.算法利用显著性检测器检测到的具有平移、缩放和旋转不变性特性的圆形显著区域来嵌入水印.如何利用显著区域构造不变区域以获得平移、缩放及旋转不变性,以及如何从不变区域中筛选出适合嵌水印的区域,为要解决的重点问题,首先将水印进行几何变换来匹配各个水印嵌入区域的形状,再不可感知地嵌入到各个水印嵌入区域中.还着重讨论了如何利用显著区域获得平移、缩放及旋转不变性.实验表明该算法能很好地抵抗一般的信号处理攻击及旋转、缩放、裁剪和线性变换等几何攻击.     

基于CDMA扩频技术的图象水印算法

为了增强水印的稳健性和提高运算速度,提出了一种应用直接序列扩频的码分多址通信技术(DS-CDMA)的图象离散小波变换域水印算法.该算法先采用m序列优选对来生成正交的Gold序列集,然后将改进后的Gold序列对水印信息进行扩频,并形成互相叠加的.CDMA编码,最后将其嵌入到原始图象的DWT变换域.在水印提取时,则利用正交码的自相关函数特性来检测出扩频到Gold码的水印信息,从而实现了隐藏信息的盲检测.与已报道的同类算法的性能比较表明,应用该算法隐藏的水印信息量较大,且水印稳健性好.     

基于随机分布圆形模板的抗屏摄盲水印算法

针对现有的抗屏摄水印算法不能兼顾鲁棒性、不可见性和水印容量等问题,提出一种基于随机分布圆形模板的抗屏摄鲁棒盲水印算法。首先将十六进制水印序列转换为固定的角度值,再根据随机线条分布算法生成一系列带有角度信息的圆形模板,将原宿主图像蓝色分量进行整数小波变换并取出低频子带（LL）,对LL分块并用密钥选出若干水印嵌入块,最后将圆形模板嵌入被选出的块中。另外,为了提高水印容量,选择十六进制水印密码以代替二维码或条形码;为了提高水印不可见性,将水印模板嵌入整数小波变换的低频子带;为了平衡水印透明性和鲁棒性,利用粒子群寻优算法（PSO）自适应地得出最佳嵌入强度;为了解决拍摄后造成的图像畸变,在水印提取前对拍摄的图像进行几何校正。在数据集USC-SIPI上选取了测试图,进行了常规攻击与屏摄攻击实验,并与该领域主流的六种方法进行了比较。实验结果表明,在保证不可见性的前提下,该算法能抵抗各种常规类型攻击。在一定范围的拍摄距离和拍摄角度内,算法能有效提取出水印密码,并提高了水印容量,在抗屏摄方面具有良好的鲁棒性。     

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。     

An efficient singular value decomposition algorithm for digital audio watermarking

The singular value decomposition (SVD) mathematical technique is utilized, in this paper, for audio watermarking in time and transform domains. Firstly, the audio signal in time or an appropriate transform domain is transformed to a 2-D format. The SVD algorithm is applied on this 2-D matrix, and an image watermark is added to the matrix of singular values (SVs) with a small weight, to guarantee the possible extraction of the watermark without introducing harmful distortions to the audio signal. The transformation of the audio signal between the 1-D and 2-D formats is performed in the well-known lexicographic ordering method used in image processing. A comparison study is presented in the paper between the time and transform domains as possible hosting media for watermark embedding. Experimental results are in favor of watermark embedding in the time domain if the distortion level in the audio signal is to be kept as low as possible with a high detection probability. The proposed algorithm is utilized also for embedding chaotic encrypted watermarks to increase the level of security. Experimental results show that watermarks embedded with the proposed algorithm can survive several attacks. A segment-by-segment implementation of the proposed SVD audio watermarking algorithm is also presented to enhance the detectability of the watermark in the presence of severe attacks.