增强奇异值分解的自适应零水印

目的 针对增强奇异值分解（BN-SVD）中引入最抗攻击缩放比例的参数β,需要进行大量的实验来获取且存在随机性的问题,提出一种增强奇异值分解的自适应零水印算法。方法 首先对原始图像进行不重叠分块,每一个子块都做斜变换处理,再分别对斜变换后得到的每一个块矩阵进行增强奇异值分解,依据每一个块矩阵的最大奇异值与整体最大奇异值均值的大小关系构成特征向量;对水印图像进行Arnold变换和混沌映射得到二次加密的水印图像;最后利用特征向量与二次加密后的水印图像做异或运算构造零水印;利用天牛须优化算法（BAS）中的适应度函数循环迭代自适应确定参数β,更好地解决奇异值分解（SVD）算法在水印的提取时存在的虚警率和对角线失真的问题。结果 仿真实验结果表明,在JPEG压缩、噪声、滤波、旋转、剪切以及混合攻击下,提取水印图像与原水印图像的归一化系数NC值均可达到98%以上,性能较好。结论 利用BAS算法自适应地确定BN-SVD中参数β,找到最佳抗攻击缩放比例,增强了图像的奇异值,降低了图像矩阵在受到攻击时的敏感性。有效地解决奇异值分解带来的对角线失真和虚警错误的问题,最终提高了算法的鲁棒性。     

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。     

增强奇异值分解和细胞神经网络的零水印

目的 针对奇异值分解算法存在的对角线失真、虚警错误等问题,引入一个寻找最抗攻击缩放比例的参数,提出基于增强奇异值分解的零水印算法。方法 首先将离散小波变换作用于原始图像,对分离出的低频逼近子图进行不重叠分块,对分块后的低频逼近子图作离散余弦变换得到低频系数矩阵,再分别对每个块矩阵进行增强奇异值分解,将得到的最大奇异值与最大奇异值均值作比较构成特征向量;然后对水印图像进行Arnold变换和Logistic映射得到置乱加密后的水印图像;最后将特征向量和置乱加密后的水印图像分别作为细胞神经网络的起始值和控制输入值,通过设定细胞神经网络的反馈模板、控制模板以及阈值来确定具体的可逆逻辑运算。经过可逆逻辑运算处理后的细胞神经网络输出图像即为零水印的注册图像。将注册图像保存到认证中心以证明对图像作品的版权。结果 在JPEG压缩、噪声、滤波、旋转以及剪切等各种攻击下,提取的水印和原始水印的归一化相关值都在96%以上,算法平均运行时间为2.389 s,性能较高。结论 通过利用参数对奇异值矩阵进行调整的方法,不仅增强了算法的鲁棒性,而且解决了奇异值分解（SVD）出现的对角线失真和虚警错误问题。同时通过结合零水印的思想,解决了传统水印算法需在载体图像中嵌入水印而导致的水印不可见性与鲁棒性之间的矛盾。     

基于分数余弦变换的数字图像水印算法

提出了一种基于分数余弦变换的数字图像水印算法。采用二值图像作为水印信息,作加密处理后,将其自适应地嵌入到变换域中一个幅值较大的系数上。实验结果表明这种算法可以很好的保持图像的质量,并且对常见的图像处理如噪声叠加、JPEG压缩、均值滤波、图像缩放以及图像裁剪等具有较强的鲁棒性。     

基于Krawtchouk矩和小波变换的数字水印算法

提出了一种基于Krawtchouk矩和小波变换的抵抗几何攻击的内容认证水印算法。该方法首先对图像进行一次小波分解，然后计算其低频成分的Krawtchouk低阶矩不变量来构建水印。水印提取过程简单，只需计算所得图像的几个低阶Krawtchouk矩不变量。文中给出了实验结果，并与Alghoniemy提出的基于几何矩不变量的数字水印算法进行了比较。结果表明，该方法简单、有效，对旋转、缩放、剪切、组合攻击等几何攻击以及JPEG压缩攻击具有更高的稳健性。     

一种基于HVS的图像小波域鲁棒性数字水印

提出了一种基于人类视觉系统（HVS）和离散小波变换（DWT）的图像鲁棒数字水印新算法。将宿主图像进行小波分解,根据人类视觉系统的掩蔽特性计算出JND视觉门限值,选择重要小波系数,将数字水印分别嵌入到重要小波系数的不同频率域中。水印嵌入采用改进的二值运算方法,修改小波系数的小数部分,以提高水印嵌入后图像的质量。实验证明算法在保证水印不可见性的前提下有效地提高了算法的鲁棒性,对JPEG压缩、图像添加噪声、缩放、剪切和中值滤波等攻击有很强的鲁棒性。     

基于Krawtchouk不变矩和SVD-LWT的双重水印研究

为提高数字图像水印的鲁棒性和透明性,提出了一种基于Krawtchouk不变矩、奇异值分解(SVD)和提升小波变换(LWT)的彩色图像双水印算法。该算法首先从载体RGB图像中提取绿色分量进行两级提升小波变换,利用Krawtchouk不变矩对平移、旋转和缩放的不变性以及Krawtchouk矩良好的局部特性和重构性,计算其低频分量的Krawtchouk低阶矩不变量构造水印系统;然后对其变换后的中频分量奇异值进行分解,嵌入混沌置乱后的水印图像的奇异值作为另一水印系统。仿真实验结果表明,该算法不仅有良好的不可见性,而且对常见攻击和几何攻击都具有很好的鲁棒性,并具有一定的应用价值。     

基于分数阶小波变换与QR分解 的盲数字水印算法

通过对现有的盲数字水印算法的研究,本文提出一种新颖的基于分数阶小波变换(FRWT)和QR分解的盲数字 图像水印算法,相比于现有的基于DWT域数字图像水印方法,该方法兼具分数阶小波变换(FRWT)和DWT的优点,对数字水 印处理具有更高的灵活性。仿真结果表明嵌入水印后的宿主图像的峰值信噪比均高于40dB,充分说明该算法不仅可以很好 地平衡水印的不可见性,而且对几何攻击具有较好的鲁棒性。     

一种基于分数阶Fourier域的数字水印

提出了一种分数阶Fourier域的水印嵌入算法。将一复伪随机序列作为水印信息嵌入到图像的分数阶Fourier域中。分数阶Fourier变换的变换角度(α,β)为水印增加了两个自由度,增强了水印的安全性。仿真结果验证了该算法的有效性。     

分数阶Fourier变换在数字水印中的应用

基于混沌置乱以及离散分数阶Fourier变换,提出一种数字水印算法,该算法在分数阶傅里叶域嵌入水印,并用相关性检测的方法来提取水印。混沌序列的伪随机性和初值敏感性以及分数阶Fourier变换的变换阶数为数字水印的安全性提供了保证,通过对算法的仿真以及抗攻击性能测试,该数字水印有较好的不可感知性,算法对JPEG压缩、滤波、噪声等攻击具有良好的鲁棒性。     

基于DCT和SVD的图像哈希水印算法

为使频域水印技术更好地应用于数字图像的版权保护,提出一种基于离散余弦变换和奇异值分解相结合的图像哈希水印算法。利用DWT变换提取载体图像的低频系数矩阵构造水印;对载体图像进行分块DCT变换,提取每个子块的低频系数;对低频系数所组成的矩阵进行SVD变换,在对角阵上嵌入水印;对频域系数进行逆变换得到含水印图。将已有算法和当前所提出的算法进行对比,实验结果表明,所提水印算法具有良好的不可感知性和鲁棒性。     

结合汉明码和图像矫正的彩色图像盲水印

目的 随着互联网技术的飞速发展,彩色数字图像带来极大便利的同时,也产生了一些篡改、剽窃等侵权行为;同时,几何处理对含水印载体的破坏使水印盲检测的难度增加,因此,本文提出一种基于汉明码和图像矫正的彩色图像盲水印方法,旨在解决当前图像版权保护的难点问题。方法 嵌入水印时,使用仿射变换加密彩色水印,并将已加密的信息编为汉明码,然后利用特征值分解计算出像素块的全部特征值,并通过对特征值绝对值的和进行量化来完成水印的嵌入;提取水印时,利用图像的几何属性对多种几何攻击后的图像进行判断、矫正,并借助量化技术提取水印。结果 基于彩色图像标准数据库,将本文方法与7种相关方法进行了对比实验：在不可见性方面,与LU分解的水印方法相比,本文算法峰值信噪比（peak signal-to-noise ratio,PSNR）提高了4 dB;在常规攻击鲁棒性方面,与Schur分解的最新方法相比,本文算法平均归一化互相关（normalized cross-correlation,NC）的值稍有提高;在几何攻击鲁棒性方面,本文算法NC值具有一定的优势;同时,本文算法的水印容量达到了0.25 bit/像素,密钥空间达到了2⁴³²,运行时间仅需3 s左右。结论 所提方法不仅具有较好的水印不可见性和较强的鲁棒性,而且具有较大的水印容量、较高的安全性和实时性。     

Robust logo watermarking using biometrics inspired key generation

In this paper, a novel logo watermarking technique with key concept is proposed using fractional wavelet packet transform (FrWPT), non-linear chaotic map and singular value decomposition (SVD). The core idea is to use biometrically generated keys in the embedding process of gray-scale watermark. Therefore, this paper first proposes a method for generating keys from biometrics efficiently. Then the host image is first randomized with the help of non-linear chaotic map followed by the embedding in the FrWPT domain by modifying the singular values of the randomized image. Further, in order to enhance the security, an authentication key is formed to authenticate the watermarked image. Finally, a reliable extraction process is proposed to extracted watermark from the possibly attacked authenticate watermarked image. The security, attack and comparative analysis confirm high security, efficiency and robustness of the proposed watermarking technique. Further, an efficient solution is also proposed to deal with the ambiguous situations created by SVD in watermarking.     

结合视觉密码和离散小波变换的栅格地理数据双重水印

目的 在栅格地理数据的使用过程中,为防止数据被破坏或被篡改,需要加强对数据完整性的检验;为防止数据被恶意传播,需要加强对数据版权信息的保护。双重水印技术可以同时完成这两项任务。方法 利用基于异或的（2,2）-视觉密码方案VCS（visual cryptography scheme）和离散小波变换DWT（discrete wavelet transform）,对数字栅格地理数据嵌入双重水印,使用半脆弱性水印作为第1重水印进行完整性检验,水印信息依据DWT变换后高频系数中水平分量之间的大小关系嵌入;使用零水印作为第2重水印进行版权保护,提取DWT变换后经低频子带奇异值分解的特征值生成特征份,利用基于异或的（2,2）-VCS,根据特征份和水印信息生成版权份。结果 为验证算法的有效性,对具体的栅格地理数据进行实验分析。结果表明,本文算法中第1重水印能够正确区分偶然攻击和恶意破坏,对含水印的栅格地理数据进行质量因子为90、80、70、60、50的JPEG压缩后,提取出完整性水印的归一化相关系数NC（normalized correlation）值分别是1、0.996、0.987、0.9513、0.949,在定位裁剪攻击时,能准确地定位到篡改的位置,对于定位替换攻击时,能定位到篡改的大致位置;第2重水印具有良好的视觉效果和较强的鲁棒性,对含水印的栅格地理数据进行滤波攻击、JPEG压缩、裁剪攻击、缩放攻击等性能测试,提取出版权水印的NC值优于其他方案。结论 论文基于异或的（2,2）-VCS和DWT提出的栅格地理数据双重水印算法,在实现数据完整性检验的同时达到了版权保护的目的。     

基于混沌和傅里叶变换的数字水印算法

提出一种基于混沌映射和分数阶傅里叶变换的数字水印算法。采用有版权信息的二值图像作为水印,利用混沌映射在密钥的控制下对水印进行加密置乱。利用由密钥生成的混沌序列对数字图像进行分数傅里叶变换,并将已经混沌置乱的水印信息嵌入到原始图像的中频幅度谱系数对应的相位谱系数中,最后进行分数傅里叶逆变换可以得到嵌入水印的图像。通过仿真实验可以证明该算法简便易行,且具有良好的不可见性,对图像的剪切、压缩、添加噪声和旋转一系列的图像攻击操作具有良好的鲁棒性。     

Imperceptible digital watermarking scheme combining 4-level discrete wavelet transform with singular value decomposition

An imperceptible digital watermarking algorithm based on 4-level discrete wavelet transform, discrete cosine transform and singular value decomposition is designed. In this method, the 4-level diagonal sub-band image is obtained by performing the 4-level two-dimensional wavelet transform on the original image, and then a coefficient matrix is produced by applying the discrete cosine transform on the 4-level diagonal sub-band image. A diagonal matrix is constructed by performing the singular value decomposition on the coefficient matrix. The watermark is scrambled by Arnold transform and Logistic map, then the scrambled watermark is processed by the singular value decomposition. Later, the encryption process is completed by embedding the scrambled watermark singular value into the singular value of the coefficient matrix. Simulation results demonstrate that the proposed digital watermarking algorithm could resist JPEG compression attack, Salt and Pepper noise attack, Gaussian noise attack, filter attack, brightness change attack, geometric attack, cut attack, etc.

     

图像块的自适应均衡水印算法

目的 针对水印算法通常利用实验确定强度参数,实验工作量大并且具有随机性,得到的参数无法较好地均衡水印不可见性和鲁棒性,提出一种基于图像块的自适应均衡水印算法。方法 利用尺度不变特征变换（SIFT）提取原始图像中鲁棒性强的特征点作为水印嵌入区域,将提取的嵌入区域分成4个大小相等且互不重叠的图像块,并对各图像块进行奇异值分解（SVD）,得到与各块相应的奇异值矩阵,各块与水印做一级离散小波变换后产生的各子带相叠加,生成嵌入加密水印块,重组得到水印矩阵,降维后将特征点还原到原始图像。根据果蝇优化算法（FOA）中适应度函数迭代确定加密水印强度参数,构造水印图像的自适应嵌入,来均衡水印的不可见性和鲁棒性,水印检测可直接作用在受攻击后的图像上,无需校正恢复。结果 对标准灰度图像进行多组实验,得到含水印图像峰值信噪比均达到43dB以上;对水印载体图像分别进行噪声、压缩、剪切、旋转仿真攻击实验,提取水印图像与原始水印图像的归一化相关系数都达到0.94以上。结论 SIFT算法实现图像块局部嵌入,提取特征点稳定性强,结合SVD算法使水印嵌入性能良好,利用FOA算法自适应确定最优参数,使水印图像嵌入效果达到最佳状态,最终均衡了水印的不可见性和鲁棒性。