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。     

Perceptual Digital Watermarking for Image Authentication in Electronic Commerce

Digital watermarking has been presented to protect the copyright of electronic multimedia data. The previous proposed watermarking algorithms mostly embed sequences of random numbers or binary images as the watermarks. In this paper, an image accreditation technique by embedding digital gray-level image watermarks in images is proposed. In the proposed method, the host image and the watermark are decomposed into wavelet coefficients. The contextual energies of the host-image wavelet coefficients are computed to select embedding coefficients. The watermark wavelet coefficients are sorted and then embedded in the selected host coefficients. The experiments show that the proposed method provides extra robustness against JPEG-compression, image-processing, and even composite attacks compared to the traditional embedding methods. Moreover, the proposed method has no need of the original image to extract the embedded watermarks. The proposed method facilitates electronic commerce application developers to select adequate digital watermarking techniques for their development systems.     

一种新的自适应盲数字水印算法

本文提出了一种新颖的基于DCT域的自适应盲数字水印算法,该算法由三个阶段组成。首先,根据人眼视觉系统（HVS）和图像的局部特性来选择水印嵌入区域;然后充分利用JPEG压缩量化阶段的舍入误差;第三个阶段是采用一组公式来嵌入多个版本的水印,水印是经位扩展和二值随机序列调制得到的。水印的检测不需要原始图像。实验结果表明,该算法在保证水印不可见性的同时,对常见的几种图像处理如缩放、椒盐噪声、滤波特别是JPEG压缩和剪切有很高的鲁棒性。     

A multimedia application for watermarking digital images based on a content based image retrieval technique

The current work is focused on the implementation of a robust multimedia application for watermarking digital images, which is based on an innovative spread spectrum analysis algorithm for watermark embedding and on a content-based image retrieval technique for watermark detection. The existing highly robust watermark algorithms are applying “detectable watermarks” for which a detection mechanism checks if the watermark exists or not (a Boolean decision) based on a watermarking key. The problem is that the detection of a watermark in a digital image library containing thousands of images means that the watermark detection algorithm is necessary to apply all the keys to the digital images. This application is non-efficient for very large image databases. On the other hand “readable” watermarks may prove weaker but easier to detect as only the detection mechanism is required. The proposed watermarking algorithm combine’s the advantages of both “detectable” and “readable” watermarks. The result is a fast and robust multimedia application which has the ability to cast readable multibit watermarks into digital images. The watermarking application is capable of hiding 2¹⁴ different keys into digital images and casting multiple zero-bit watermarks onto the same coefficient area while maintaining a sufficient level of robustness.     

小波变换域图像水印嵌入对策和算法

稳健性是图像隐形水印最基本的要求之一.嵌入对策、嵌入公式、嵌入强度都影响水印的稳健性.提出了一个基于离散小波变换(DWT)的新的隐形水印嵌入对策.根据小波图像系数的分布特点和对小波系数振幅的定性、定量分析,水印应当首先嵌入小波图像低频系数,若有剩余,再按小波图像频带重要性的排序嵌入高频带.同时指出,水印嵌入到小波图像低频系数和高频系数需要用不同的嵌入公式.应用该嵌入对策,提出了一种把视觉系统掩蔽特性结合到水印编码过程中的自适应水印算法:将小波系数组织成小波块,采用一种新的方法将小波块分类,并根据分类的结果     

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．     

平衡多小波视觉密码零水印算法

传统零水印算法构造的水印通常是没有实际意义的二值序列,致使版权辨别不够直观快捷。借鉴视觉密码原理,结合平衡多小波、奇异值分解等技术,提出平衡多小波视觉密码零水印算法。将客户水印作为零水印嵌入到版权图像中,对版权图像进行平衡多小波变换得到实际载体;根据实际载体图像进行块奇异值分解并计算平衡因子得到差值矩阵,由差值矩阵生成过渡矩阵;将过渡矩阵结合2×2视觉秘密图份算法生成图像特征信息;结合图像特征信息和客户水印信息产生零水印。实验结果表明,该算法具有良好的安全性和鲁棒性,是一种可靠的图像版权认证零水印算法。     

基于DCT域的加密二值图像数字水印新算法

数字水印技术是解决数字媒体版权保护的有效方法.本文提出了一种基于DCT(Discrete CosineTransform)域的序列密码加密图像数字水印新算法.利用线性移位寄存器产生序列密码,对二值图像水印进行加密,由于二值图像水印含有密钥信息,算法具有密码学意义下的安全性.利用人类视觉系统(HVS)的特性,将水印自适应地嵌入到原始宿主图像的DCT域的直流和低频分量中.大量仿真结果证明了该算法的有效性和鲁棒性.     

The identical operands commutative encryption and watermarking based on homomorphism

Aiming at the requirement of comprehensive security protection for multimedia information, this paper proposes a new algorithm to realize the combination of encryption and watermarking based on the homomorphism. Under the proposed algorithm scheme, the plaintext watermark embedding operations are mapped to the ciphertext domain by homomorphism to achieve the plaintext watermark embedding in the ciphertext domain; at the same time, the embedded plaintext watermarks are also mapped to the ciphertext domain by homomorphism to achieve the ciphertext watermarking embedding. According to the experimental results, by the proposed algorithm, the order of watermark embedding and data encrypting does not affect the production of the same encrypted-watermarked data, meanwhile, whether the encrypted-watermarked data being decrypted or not does not affect the extraction of embedded watermark. For the operands of encryption and watermarking being the same data, the proposed algorithm has higher security compared with the existing mainstream independent operands based communicative encryption and watermarking.     

基于ElGamal的同态交换加密水印算法

针对多媒体信息安全与版权保护的需求,本文将ElGamal公钥密码体制与Patchwork数字水印算法相结合,提出一种新的同态密文域交换加密水印算法.算法利用ElGamal乘法同态的特性,将明文域嵌入水印的运算映射到密文域中,实现了加密与嵌入水印操作的交换,在水印提取时,既可以在密文域提取水印,也可以解密后提取出水印.实验结果表明,该算法嵌入水印和数据加密的顺序不影响含水印信息密文数据的产生和在密文和明文中水印信息的提取,保证了水印嵌入操作的机密性和多媒体数据在分发管理过程中的安全性,同时,水印算法的综合性能也得到了改善.     

一种结合小波域和空域的图像数字水印新算法

提出了一种结合小波域和空域的图像数字水印新算法。依据重要性将原始水印分成两部分,分别嵌入载体图像小波域和空域。并利用混沌系统对水印序列的嵌入位置进行置乱。重要水印嵌入小波域多级分解的低频子图;采用二值量化算法。其余水印嵌入载体空域非LSB的中间比特位;并采用最小化像素改变策略。实验结果证明了该算法在提高水印容量的同时,嵌入水印也具有很好的安全性、隐蔽性和鲁棒性。     

彩色数字图像的脆弱数字水印

针对彩色数字图像局部区域内容保护和认证,研究了彩色数字图像的脆弱数字水印.为了保证水印的安全性,利用三维二值混沌序列对原始二值水印图像进行加密,对提取的加密二值水印图像进行解密.嵌入载体图像的水印和从嵌入水印的图像中提取的水印均是加密水印.将彩色数字图像中被保护区域的三个分量的小波变换域分别嵌入加密水印,以保护其内容的完整性和不可篡改性.采用模运算实现水印的嵌入和盲提取.理论分析和实验结果表明,该脆弱水印算法对彩色数字图像保护区域内的任何篡改,都能够正确地检测和定位.     

结合多级小波系数加权均值和量化的可公开敏感水印

传统水印通常对水印嵌入后掩体视觉质量较为关注,而对水印嵌入环节的安全性较为忽视,一些算法尽管提供了水印加密环节,但位置固定,导致嵌入水印易受攻击,而基于参数化小波的水印敏感性在实际中难以应用。针对以上问题,提出一种结合多级小波系数加权均值和量化的可公开敏感水印。在该算法中,首先将掩体图像的消息摘要算法5(MD5)值、用户密钥和初始参数与Logistic映射绑定,用于对水印加密和嵌入环节的多级小波系数进行随机选择;然后通过联合图像专家组(JPEG)压缩的各级小波系数绝对变化量的算术平均值来估算小波系数权重,调整小波系数加权均值以嵌入水印;最后通过孤立黑点滤除策略来提高水印提取质量。理论和实验表明,所提方法具有较好的明文敏感性和密钥敏感性,嵌入水印后图像峰值信噪比(PSNR)可达到45 dB,即使公开水印嵌入环节,嵌入的水印也难以篡改和提取,同时依然对图像剪裁、白噪声、JPEG压缩、覆盖和涂鸦等常规图像攻击具有鲁棒性。     

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。     

基于特征子空间的数字水印技术

根据特五子空间的原理，提出了一种新颖的基于特征子空间的数字水印算法，水印可以嵌入到不同的子空间中从而可以发展为多水印算法，由于特征子空间之间的正交特性，不同子空间中的水印相互独立，其稳健性不随水印数目的增加而变化，水印强度参数根据视觉系统的照度掩蔽和纹理掩蔽特性适当地进行调整，从而同时保证二值水印图像的稳健性和不可见性，该文就单水印，双水印以及多水印情形进行了仿真并进行JPEG压缩，图像缩放，剪切等失真测试，实验结果表明该算法具有很好的感知质量和稳健性并验证了以上分析。     

一种用于版权通知和保护的遥感图像水印算法

本文提出了一种用于版权通知和保护的遥感图像数字水印算法。算法以灰度图像作为可见水印及不可见水印,首先在空域中对遥感图像进行可见水印的嵌入,以实现版权通知功能;然后对图像进行小波变换,在小波域中嵌入不可见水印,以实现版权保护功能。水印提取采用与嵌入相同的逆过程,得到置乱的水印图像,采用一种新的Arnold反变换方法对水印进行反置乱,最终得到嵌入的水印图像。实验表明,嵌入的可见水印很难去除,不可见水印对图像的质量影响很小,并对常规处理具有较好的鲁棒性。     

基于混沌序列的多重数字图像水印算法

采用一维混沌映射，根据不同的混沌初始条件生成多个互不相关的混沌实值序列，进而得到性能良好的多重数字图像水印信号，有效地解决了多重数字图像水印信号的构造问题．同时采用二维混沌映射将各水印信号置乱，随机均匀地叠加在图像小波变换的中低频系数上，各水印信号的嵌入和提取可以互不干扰，解决了多重数字图像水印的嵌入问题．实验结果表明，该算法对各种常见的攻击均具备了一定的抵抗能力，可有效地解决数字图像产品的多著作权问题．     

基于NSCT 的自适应乘性水印局部最优非线性盲检测算法

图像水印算法研究是多媒体技术领域中的重要议题。比较并结合当前两类主流的 图像水印算法,提出了一种基于非下采样Contourlet 变换的自适应乘性水印算法。借鉴Barni 的“pixel-wise masking”模型和冗余小波域掩盖效应建模的做法,建立非下采样Contourlet 变换域 掩盖效应计算模型。用广义高斯分布模型和Cauchy 分布模型描述非下采样Contourlet 变换系数 的统计特性,将水印的检测问题表述为一个复合假设检验。通过理论推导分别建立了乘性水印 的两种局部最优非线性盲检测器及检测门限的自适应确定方法。实验结果表明,非下采样 Contourlet 变换域掩盖效应计算模型使得水印嵌入算法具有良好的视觉不可见性,两种检测器在 无原始图像和自适应嵌入强度系数参与检测的情况下均能准确地检测到水印信息的存在。实验 结果同时显示,基于Cauchy 分布的盲检测器在检测效果和检测时间方面优于基于广义高斯分 布的盲检测器。     

一个基于矢量量化的数字水印算法

文章提出了一个新的基于矢量量化的数字水印算法,与基于DCT(DiscreteCosineTransform)、DFT(DiscreteFourierTransform)及DWT(DiscreteWaveletTransform)等的传统水印算法不同,该算法利用码书分割方法和矢量量化索引的特点,在矢量量化的不同阶段分别嵌入水印来保护原始图像的版权,水印检测不需要原始图像。实验结果表明,该方法实现的水印具有良好的不可见性,并对JPEG压缩、矢量量化压缩、旋转以及剪切等空域操作也具有较好的稳健性。     

Using dynamic pixel value mapping method to construct visible and reversible image watermarking scheme

A reversible and visible image watermarking scheme extracts a visibly embedded binary watermark image and recovers the original cover image. This paper presents a reversible and visible image watermarking scheme that embeds visible watermarks into a part of the cover image, called the embedded region R, and embeds required binary strings into the whole image through the conventional difference-expansion method. The size of the embedded visible watermark is determined by the coefficient k; a large k value leads to a large embedded region for the visible watermark. The embedded region R is first segmented to non-overlapped k×k blocks, and each block is related to one bit of the watermark image. For those blocks that are related to the logo bits of the watermark image, these k×k blocks are adjusted by the proposed dynamic pixel value mapping method for highly visual detection. The binary bit string S, composed of the binary watermark image and LSB bits of the logo watermark bits’ corresponding k×k blocks, is embedded into the cover image using the conventional difference-expansion method. Experimental results show that the watermark is clearly embedded into the embedded region R and that the distortion of the reversible embedding is limited.