针对二维矢量图形数据的盲水印算法

矢量数字水印是图形数字产品和二维矢量地图知识产权保护的重要手段之一。提出了一种针对二维矢量图形和二维矢量地图数据的盲水印算法。首先通过遍历矢量图形数据,动态获取容差值,并利用道格拉斯-普克算法提取出二维矢量图形数据中曲线的所有特征点,然后在容差值范围内对特征点嵌入水印信息。提取水印时,通过算法的逆变换过程,可以获得嵌入的水印信息。通过对嵌入水印后的矢量图形进行随机增加、删除坐标点,以及矢量图形的裁剪、坐标点的压缩攻击实验,分析提取出的水印图像的相关系数,结果证明所提的算法具有较强的鲁棒性。     

矢量地图的无损数据隐藏算法研究

在矢量地图中隐含水印信息,地图数据的质量往往由于水印的嵌入而受到影响。可逆水印技术(又称无损数据隐藏)具有完整恢复载体数据的能力,因而更加适用于矢量地图。基于差值扩大的思想,提出了一种应用于矢量地图的无损数据隐藏算法。算法根据矢量地图对数据精度的特殊要求提出了相应的水印嵌入条件,并通过修改地图中相邻顶点坐标间的差值来嵌入水印信息。水印的提取过程不仅能够得到隐藏信息,而且能够准确无误地恢复原始地图数据。采用两类地图进行实验,实验结果表明,算法在具有较强坐标相关性的地图中具有较高的嵌入容量,并且引入较低的扰动。算法的应用前景包括矢量地图数据的篡改鉴别、元数据格式兼容以及基于矢量地图的隐藏通信。     

矢量地图水印的数据质量评价研究

含水印数据的质量评价是衡量水印嵌入隐蔽性和数据可用性的重要指标。峰值信噪比（PSNR）等基于能量的度量指标在应用于矢量地图水印系统时具有一定的局限性。从形状的角度考虑了矢量地图水印的数据质量评价问题,借鉴时间序列聚类和形状相似性匹配的思想,提出了基于距离度量的水印地图数据评价指标。算法从2维矢量地图中提取1维特征函数,通过度量水印嵌入前后特征函数的形状差异来评价含水印地图的数据质量。实验结果证明,本文提出的度量方法更符合矢量数据的特点,能够得到比现有方法更准确的度量结果。     

基于点模式匹配的矢量地图水印算法

提出一种基于点模式匹配的矢量地图水印算法。该算法将灰度图像嵌入到矢量地图的特征顶点中,嵌入时通过控制误差容限,保证水印的不可见性。水印的提取过程采用点模式匹配算法,通过匹配被检测的矢量地图与含水印的矢量地图的关键顶点得到它们之间的配准函数,最后与原矢量地图比较可以计算得到嵌入的水印信息图像。实验证明该算法对平移、旋转、缩放等攻击都能起到很好地抵抗,具有较高的安全性。     

基于纠错编码的矢量地图可逆水印算法*

针对当前矢量地图可逆水印算法中缺乏水印提取结果纠错方法研究的问题,提出了一种基于纠错编码的矢量地图可逆水印算法。首先采用二值数组表达版权信息并生成其纠错编码,然后将二者合并组成水印数据,最后将水印数据嵌入地图顶点极坐标以增强算法抵抗几何变换的能力。水印提取后,通过纠错编码对水印提取结果进行纠错,达到提升算法稳健性的目的。实验结果证明：该算法具有严格的可逆性、理想的隐蔽性以及较强的稳健性。     

基于帧间预测误差扩展的可逆视频水印

为了提高可逆视频水印的嵌入容量和嵌水印视频质量,提出一种使用运动估计和预测误差直方图修改的算法.在嵌入端,根据视频中相邻帧间的内容关系,对每一帧使用运动估计获得其像素的预测误差,生成预测误差直方图,并通过扩展位于直方图峰值点的预测误差来嵌入水印;在每帧的嵌入过程中会产生少量用于提取水印和还原视频的头信息,包括运动向量和边界表等,将其与水印一起嵌入到该帧的参考帧中.在提取端,先获取参考帧中的水印和头信息并还原参考帧,保证提取操作具有正确的上下文,然后根据获取的头信息和还原后的参考帧提取当前帧中的水印.实验结果表明,采用文中算法获得的预测误差直方图具有高度的集中性,并且对像素值的修改十分微小,比其他可逆水印算法具有更大的嵌入容量和更好的嵌水印视频质量.     

一种新的矢量量化水印算法

提出了一种新的矢量量化(VQ)数字图像水印算法.该算法所采用的矢量量化器基于关联的双码书结构,双码书分别是传统的基本码书和带标记位的新型扩展码书.在扩展码书中引入了表示水印信息位段的开始与结束标志,可以为每个水印像素动态地分配不等长的字符串.对于信道误差引起的含水印索引丢失,该算法具有良好的鲁棒性.同时,在嵌入以小像素值居多的非二值水印时,可以减少媒体图像块的需求,从而减少了因嵌入水印带来的额外失真.实验结果表明该算法具有良好的性能.     

基于零系数索引的可逆图像水印

提出一种新的用于压缩图像的具有高容量和低失真特点的可逆水印算法,在提取水印后可还原原始的压缩图像.该算法使用量化DCT块的中高频零系数索引值进行水印嵌入和提取.只要候选系数范围内最大的零系数索引不小于水印的整数值,就可以通过修改一位零系数来嵌入多个比特的水印.由于降低了被修改系数与嵌入的水印位数比例,该算法能在引入较少失真的情况下嵌入大量的水印.实验结果表明相对于其他基于DCT压缩域的可逆图像水印算法,该算法在水印容量和嵌水印图像质量方面具有优势,并且具有良好的适应性和可调整性.     

基于多尺度分解与预测误差扩展的可逆图像水印算法

针对现有可逆图像水印算法中嵌入量与图像视觉质量之间的矛盾,提出了一种基于多尺度分解与预测误差扩展的可逆图像水印算法。首先,对原始图像进行多尺度分解,将其分解为同质块和非同质块;其次,通过对同质块进行预测误差扩展来嵌入水印信息;最后,通过计算非同质块信息熵,根据嵌入水印信息量选择合适的非同质块,通过对选取的非同质块进行整数小波变换,在中高频中嵌入剩余水印信息。实验结果表明,该算法易于实现且完全可逆,能有效提高水印嵌入量,具有较高的视觉质量。     

一种鲁棒的矢量地图数字水印算法

通过仔细分析MQUAD算法的缺陷，提出一种双重嵌入的鲁棒矢量地图数字水印算法．该算法按地图内所含对象特征把矢量地图分为两层，对不同的图层采用不同算法调制水印信息到各顶点；分别计算两个图层中代表水印信息的位移量，在阈值的控制下，选择有效的顶点并计算顶点坐标平均值即得到水印信息位序列．实验结果表明，文中算法对随机噪声、扭曲变形和各种剪切具有很强的鲁棒性．     

结合均值调整整数变换的迭代自适应可逆图像水印算法

现有的均值调整整数变换可逆水印算法的阈值需人工选择,位置图生成策略不完备可能导致压缩后位置图数据过大,对嵌入矢量强制划分可能导致容量足够却无法嵌入。针对以上问题,提出一种结合均值调整整数变换的迭代自适应可逆图像水印算法。首先,根据负载数据大小以及整数矢量对峰值信噪比(PSNR)的影响,采用迭代自适应算法选择调整平移量以达到水印嵌入容量和嵌入载体视觉质量的平衡;然后,结合邻近像素值相近原则给出了完备位置图生成策略以提高位置图压缩性能;最后,采用分层有序嵌入策略将负载数据依次嵌入到最低、次低和第3低有效位以避免容量足够却无法嵌入的情况。实验结果表明,与传统均值调整整数变换可逆水印算法相比,所提算法无需预先设定阈值,但依然能保持大的嵌入容量,嵌入水印后掩体视觉质量更优,位置图生成策略性能优于传统均值调整整数变换可逆水印算法生成策略且压缩后的位置图数据更小,从而间接提高了嵌入容量,在实验样例上相对于比较算法,PSNR平均提高14.4%。     

用于矢量地图完整性验证的脆弱数字水印算法

分析了矢量地图内容完整性认证的常用方法及矢量地图数字水印研究现状,提出将矢量地图分块,以数据块为计算单位,将水印信息嵌入在矢量地图数据中,不仅能验证矢量地图的完整性,还能将篡改的定位能力精确到数据块,嵌入了水印信息的矢量地图仍有使用价值,在对数据精度要求极高的情况下,可以通过数据完整性验证提取出原始矢量地图数据,更好地满足一些特殊应用的需求。     

A recursive embedding algorithm towards lossless 2D vector map watermarking

The copyright protection of two-dimensional (2D) vector map has attracted a lot of research focus due to the increasing security issues raised in recent years. One promising direction seeking the optimal tradeoff between adding watermarks and maintaining minimal distortion is the so-called lossless watermarking, i.e., after watermark extraction the 2D vector maps are fully lossless. This paper presents a novel lossless watermarking scheme for 2D vector maps based on a novel recursive embedding algorithm. In our algorithm, feature points of individual polylines are first grouped into united, upon which highly correlated unites are selected as cover data to carry out a recursive modification of its mean vertex coordinates. Such operation not only ensures lossless compression, but also enables higher payload capacity and, to a certain degree, the perception invisibility before and after the watermark extraction. We have conduced experiments on several real-world 2D vector map applications to show the effectiveness, efficiency of the proposed algorithm.     

基于错误控制编码的差值扩展可逆数字水印

可逆数字水印能在水印提取后将含印载体恢复到无失真的原始状态。Tian的基于差值扩展隐藏算法是目前容量最高但含印载体质量偏低的可逆隐藏算法。针对Tian中过度修改像素对值造成含印图像质量不必要下降问题，该文提出了基于错误控制编码的差值扩展可逆数字水印算法。该算法将像素对仅分为I, II两类。嵌入、提取及恢复过程对称，实现相对简单，含印图像质量在容载较低时得到很大提高。     

Reversible fragile watermarking for locating tampered blocks in 2D vector maps

For 2D vector maps, obtaining good tamper localization performance and original content recovery with existing reversible fragile watermarking schemes is a technically challenging problem. Using an improved reversible watermarking method and a fragile watermarking algorithm based on vertex insertion, we propose a reversible fragile watermarking scheme that detects and locates tampered blocks with high accuracy while ensuring recovery of the original content. In particular, we propose dividing the features of the vector map into different blocks, calculating the block authentication watermarks and embedding the watermarks with different watermarking schemes. While the block division ensures superior accuracy of tamper localization, the reversible watermarking method and the fragile watermarking algorithm based on vertex insertion provide recovery of the original content. Experimental results show that the proposed scheme could detect and locate malicious attacks such as vertex/feature modification, vertex/feature addition, and vertex/feature deletion.     

用于矢量数字地图的可逆数据隐藏算法

提出一种基于差值直方图的可逆数据隐藏算法,用于矢量地图的认证和隐秘通信。通过修改相邻顶点坐标的差值来实现数据隐藏。为减少由扩展嵌入所引起的图形失真,借助差值直方图来选取可嵌入差值,优先选择绝对值小的差值。与现有算法相比,本算法具有较高的嵌入率、较好的图形质量以及精确控制嵌入容量的能力。