数字图像水印算法抗几何攻击鲁棒性研究

数字水印对抗各种攻击的鲁棒性一直是水印研究者所关注的一个焦点,其中几何攻击是实际应用中经常出现的一种攻击方式,而常规的水印算法对几何攻击却无能为力,因此水印算法对几何攻击的鲁棒性被认为是数字水印技术走上商用的一个关键点。该文总结了已有的典型抗几何攻击数字水印算法,从理论分析和实验验证两个角度对他们进行了比较和分析,并指出了下一步可能的发展方向,对抵抗几何攻击水印算法的发展具有一定的指导作用。     

数字水印的攻击方法

数字水印是近两年来出现的数字产品版权保护技术,目的是保护数字产品的合法拷贝和传播,是当前国际学术界的研究热点。数字水印包括算法设计和攻击技术两方面,它们是互相促进的对立面。本文简单讨论了数字水印的概念和应用,全面分析总结了当前数字水印的各种攻击方法,提出了数字水印下一步的发展方向,对改进和设计水印算法具有重要的指导作用。     

抗仿射变换的扩频图像水印算法

稳健性是数字水印算法的重要性能指标之一.本文提出了一个抗仿射变换攻击的图像水印盲检测算法.该算法从影响水印稳健性的因素-嵌入策略、水印结构和水印检测的同步三个方面(特别是水印检测同步)来提高水印的稳健性.有意义的水印经过直接序列扩频调制后与一个训练序列一起嵌入于图像DWT域的低频子带.在图像DFT域的中频我们嵌入一个匹配模板.检测时,先检测匹配模板,得到图像所受几何攻击的参数并作几何校正,然后在DWT域根据训练序列作平移同步后检测水印信息.应用所提出的算法,我们把一个由44个字符构成的水印(264 bits)嵌入到一幅512×512×8的图像中,实验结果表明所提出算法在隐藏数据量、对抗常规信号处理和线性几何变换的稳健性方面大大优于已报道的算法.     

数字水印研究中常用的测试指标(下)

数字水印作为数字媒体版权保护的有效手段。受到极大关注，钽却没有一个良好的衡量手段来对数字水印算法作出合理的评测，本文总结了目前比较流行的数字水印算法衡量手段以及几种有效的数字水印的攻击手段，旨在帮助全面评测水印算法的性能，进而帮助改进数字水印算法，使数字水印算法具有更好的隐形性、稳健性、安全性，以促进数字水印走向实用化。     

抗几何攻击图像水印方案

几何形变一直是各类数字水印算法较难抵抗的攻击手段。针对此问题,提出一种抗几何攻击数字图像水印算法。采用周期性的水印嵌入图像,强度由NVF函数确定。在检测时,用白化滤波器对图像进行预处理。由于水印数据是随机的,而图像数据高度相关,白化滤波器起到增加水印数据能量,同时降低图像数据能量的作用。由理论计算得出选择滤波器的原则。然后,通过自相关检测,得到反映几何形变的峰值点。对实验结果的分析证明,该算法对各类几何攻击都能够精确定位。     

数字水印研究中常用的测试指标(上)

数字水印作为数字媒体版权保护的有效手段，受到极大关注，但却没有一个良好的衡量手段来对数字水印算法作出合理的评测。本文总结了目前比较流行的数字水印算法衡量手段以及几种有效的数字水印的攻击手段，旨在帮助全面评测水印算法的性能，进而帮助改进数字水印算法，使数字水印算法具有更好的隐形性、稳健性、安全性，以促进数字水印走向实用化。     

基于奇偶量化的空域抗几何攻击图像水印算法

数字水印对几何攻击的鲁棒性问题一直没有得到很好的解决,该文提出了一种能够抵抗RST(旋转、缩放、平移)攻击,局部剪切以及常规信号处理攻击的多比特图像水印算法。该文利用尺度不变特征变换(SIFT)进行水印信号的同步;设计了一种圆环形的水印模式,并在空域采用奇偶量化嵌入水印;并设计了一种奇偶检测器提取水印。实验结果表明该算法能获得很好的图像质量,且能十分有效地抵抗各种几何攻击以及常规的压缩,滤波等攻击。     

基于图像归一化的数字水印嵌入算法研究

为了更好对数字图像版权进行保护,提高数字水印的鲁棒性,以图像归一化技术为基础,提出一种可有效抵抗几何攻击的数字水印新算法。算法利用图像归一化和不变质心理论,通过对原始图像和攻击后的图像的归一化处理,使水印和图像在嵌入与提取过程保证同步,实验结果表明,该算法具有较强的抵抗几何攻击的能力,提高了数字水印抗几何攻击的鲁棒性。嵌入的水印容量较大且水印图像的质量也较高。     

归一化的鲁棒性盲水印技术

针对目前通信技术中,鲁棒性水印技术面临的抗几何攻击这一难题,且现有鲁棒性水印算法不足,文中提出归一化鲁棒性的盲水印算法,以恢复水印同步性为目的,通过整合图像归一化技术、小波变换、加密置乱和盲水印等处理方法,并利用图像归一化所具有的几何不变性,研究能抵抗几何攻击的鲁棒性水印算法。实验结果表明:嵌入水印图像对常规的信号处理和几何攻击有很强的鲁棒性,尤其在同步攻击的放缩和拉伸攻击及旋转攻击方面效果更为显著。文中所提出的水印算法大大提高了现有水印算法对于旋转攻击的鲁棒性,有很重要的现实意义。     

安全数字水印体系的研究

数字水印是用于保护网络多媒体产品版权的一门热门新兴技术。随着对数字水印技术研究的深入,水印技术日趋成熟。但是算法的改进和优化仍然很难抵御五花八门的攻击方法,因此必须建立一套安全的数字水印体系标准来规范水印的加载和检测。该文基于IPR保护和认证体系IMPRIMATUR和AQUARELLE商业模型,提出了一个新的安全数字水印体系,该体系弥补了IMPRIMATUR和AQUARELLE所采用的DHWM水印协议的缺陷,而且更加简洁实用。     

基于WP-SVD的抗几何攻击水印算法研究

针对数字水印对抗几何攻击表现出的脆弱性,在分析小波包（Wavelet Packet,WP）变换的基础上,提出了一种基于WP-SVD的抗几何攻击的新水印算法。在对图像进行小波包变换的基础上,将中频部分数据进行奇异值分解（SVD）来获取具有小波包变换（RST）部分不变性的特征点准备水印嵌入,嵌入过程中根据图像局部区域特征点小波系数在变换前后梯度方向相同,梯度相似值一致的特点,运用同级分解的近似系数来调整嵌入强度和量化步长,模拟实验结果显示这种算法能有效地提高数字水印抵抗几何攻击的能力。     

数字水印对Stirmark攻击的鲁棒性分析

随着计算机、网络和通信技术的飞速发展,特别是Internet的普及,信息的安全保护问题日益突出。数字水印技术作为知识产权保护的有效手段,易受到各种恶意攻击而导致水印无法提取。本文研究了数字水印在各种常见攻击下的鲁棒性度量问题,以标准测试工具Stirmark软件为平台,定量分析了Digimarc水印对信号处理变换和几何变换攻击的鲁棒性,所得结果有助于数字水印算法的设计和改进,使其具有更好的安全性和稳健型。     

基于Contourlet变换的抗几何攻击数字水印算法

针对小波变换在表示二维图像时的局限性,提出了一种抗几何攻击的数字水印算法。该算法先用混沌系列对水印信息进行加密,再对原始图像进行Contourlet变换,然后对分解后的子带进行分块计算,选择能量较大的分块并嵌入加密后的水印信息,最后经过Contourlet逆变换得到嵌入水印后的图像。实验结果证明：该算法不仅对常规图像处理具有很好的鲁棒性,同时对抵抗几何攻击也具有很好的鲁棒性。     

基于SIFT特征点和交比值的水印图像抗攻击算法

为提高数字水印图像对常规信号和复杂几何攻击的抵抗能力,利用SIFT(scale invariant feature transform)特征点的稳健性和交比值不变特性,提出了一种数字图像顽健水印算法。首先,在原图像经过NSCT(nonsubsampled contourlet transform)变换后的低频子带系数中提取SIFT特征点并对其进行优化筛选,从中确定满足“近凸正四边形” 的系数区域作为水印嵌入的局部区域,然后利用事先设定好的一些交比值在各局部区域中确定要嵌入水印的具体系数,最后利用奇偶量化调制方法嵌入水印信息。与传统算法相比,在提取水印信息时无需对含水印图像进行几何逆变换。实验结果表明,该算法对常规信号处理及多种几何攻击具有较强的抵抗能力和顽健性。     

基于Harris特征点和伪Zernike矩的鲁棒水印算法

抵抗几何攻击的鲁棒性是目前数字水印技术中的热点亦是难点。文中以Harris检测算子和伪Zernike矩为理论基础,提出一种有效抵抗几何攻击的鲁棒水印算法。通过提取归一化图像的Harris特征点,选取部分稳定特征点确定圆形区域并计算伪Zernike矩,并量化调制伪Zernike矩的幅值来嵌入水印信息。实验结果表明,本算法对于抗几何攻击具有较好的鲁棒性,同时也能抵抗常规的信号处理攻击。     

Zero-bit Watermarking resisting geometric attacks based on composite-chaos optimized SVR model

The problem to improve the performance of resisting geometric attacks in digital watermarking is addressed in this paper.Based on the optimized support vector regression(SVR),a zero-bit watermarking algorithm is presented.The proposed algorithm encrypts the watermarking image by using composite chaos with large key space and capacity against prediction,which can strengthen the safety of the proposed algorithm.By using the relationship between Tchebichef moment invariants of detected image and watermarking characteristics,the SVR training model optimized by composite chaos enhances the ability of resisting geometric attacks.Performance analysis and simulations demonstrate that the proposed algorithm herein possesses better security and stronger robustness than some similar methods.     

SIFT特征区域Contourlet域遥感图像水印算法

针对现有遥感图像数字水印算法多为基于图像全局的水印算法,抵抗旋转、缩放、行列剪切以及联合几何攻击能力较差的问题,提出一种基于SIFT特征区域的Contourlet域遥感图像数字水印新方法。算法选取二值数字图像作为水印图像,将二值水印图像置乱预处理后,对其进行行扫描形成一维向量作为待嵌入的水印信息;然后,在宿主遥感图像中提取SIFT特征点,筛选特征点,并依据特征点确定水印嵌入的特征区域;最后,规范所选特征区域,对其进行归一化后实施Contourlet变换,利用奇偶量化方法将水印信息嵌入所选的变换系数内。实验结果表明算法对JEPG压缩、噪声以及滤波等常规信号处理具有较好的鲁棒性,同时能够更好地抵抗旋转、缩放、平移及其联合等几何攻击。      

一种安全的数字音频水印方案

提出一种安全的数字音频水印算法,利用密钥生成的序列作为水印同步码,并在时间域嵌入同步码。水印信息采用分块结构化编码方式,水印分块中采用校验码机制,水印内容采用量化方式嵌入在小波变换域,水印分块在音频段中循环冗余嵌入方式,以抵抗同步攻击的能力。提出的算法不仅具有较好的不可感知性,对低通滤波、噪声、重量化、重采样、MP3压缩等信号处理具有较好的鲁棒性;同时对抵抗随机裁剪攻击、抖动攻击、时间延展等同步攻击具有很好的鲁棒性。     

Robust watermarking against print and scan attack through efficient modeling algorithm

This article proposes a blind discrete wavelet transform-discrete cosine transform (DWT-DCT) composite watermarking scheme that is robust against print and scan distortions. First, two-dimensional DWT is applied to the original image to obtain the mid-frequency subbands. Then, a one-dimensional DCT is applied to the selected mid-frequency subbands to extract the final coefficients for embedding the watermark. To specify watermarking parameters, we utilize a Genetic Algorithm to achieve a predefined image quality after watermark insertion. Suitable locations for watermarking are determined by analyzing the effect of a modeling algorithm. This model simulates noise and nonlinear attacks in printers and scanners through noise estimation and system identification methods. The experimental results demonstrate that the proposed algorithm has a high robustness against print and scan attack such that its robustness is higher than related watermarking algorithms.