抵抗JPEG的自嵌入内容认证水印方法研究

针对JPEG压缩,提出一种自嵌入的半脆弱内容认证水印方法.采用离散小波分解提取原始图像的稳态特征并映射成水印信息,在密钥控制下生成混沌序列对水印信息进行加密;将水印嵌入到离散余弦变换的量化系数中,最后进行逆量化和逆离散余弦变换变换得到含水印图像.当图像的内容需要认证时,可以区分正常的压缩和恶意篡改,而且还可以进行篡改定位.实验结果表明,该方法对JPEG有损压缩具有较好的鲁棒性、安全性和良好的不可见性.     

On robustness against JPEG2000: a performance evaluation of wavelet-based watermarking techniques

With the emergence of new scalable coding standards, such as JPEG2000, multimedia is stored as scalable coded bit streams that may be adapted to cater network, device and usage preferences in multimedia usage chains providing universal multimedia access. These adaptations include quality, resolution, frame rate and region of interest scalability and achieved by discarding least significant parts of the bit stream according to the scalability criteria. Such content adaptations may also affect the content protection data, such as watermarks, hidden in the original content. Many wavelet-based robust watermarking techniques robust to such JPEG2000 compression attacks are proposed in the literature. In this paper, we have categorized and evaluated the robustness of such wavelet-based image watermarking techniques against JPEG2000 compression, in terms of algorithmic choices, wavelet kernel selection, subband selection, or watermark selection using a new modular framework. As most of the algorithms use a different set of parametric combination, this analysis is particularly useful to understand the effect of various parameters on the robustness under a common platform and helpful to design any such new algorithm. The analysis also considers the imperceptibility performance of the watermark embedding, as robustness and imperceptibility are two main watermarking properties, complementary to each other.     

基于整数小波变换和子带比特平面编码的图象压缩算法

在分析图象整数小波变换的基础上 ,提出了基于子带比特平面编码的压缩算法 .该算法将整数小波系数按子带分为若干比特平面 ,称之为子带比特平面 ,并采用简单高效的率失真优化算法确定子带比特平面的编码顺序 ,且这一顺序与图象无关 .按此顺序对子带比特平面进行自适应 MQ算术编码 ,便得到嵌入式压缩码流 .该算法可以从无损到有损 ,以任意倍率或质量进行图象压缩 ,压缩效率达到了浮点 EZW算法和 JPEG2 0 0 0整数小波编码方案的水平 ,而速度远快于这两者的速度 .该算法还具有复杂度低 ,占用内存少的优点 .     

一种新的自适应半脆弱水印算法

提出了一种基于图像内容的自适应半脆弱数字水印算法．该算法首先结合梯度分割阈值选取策略, 自适应抽取图像内容特征并作为水印信息；然后利用载体图像邻域特性自适应确定量化步长,并通过量化调制小波系数嵌入数字水印；最后通过比对提取出的水印信息与重新抽取出的图像内容特征,实现对待检测图像的完整性检验和篡改定位．仿真实验证明, 该自适应半脆弱图像水印算法不仅具有较好的篡改检测与定位能力,而且具有较强的抗攻击能力.     

An image watermarking based on the pdf modeling and quantization effects in the wavelet domain

An image watermarking technique based on the concept of JPEG2000 algorithm is proposed. Biorthogonal wavelet 9/7 transform is used to provide a set of coefficients suitable for watermark embedding. The statistical properties of different subbands are analyzed in order to choose the number of decomposition levels and position of subbands, which will assure the best compromise between the watermark transparency and robustness. The JPEG2000 quantization is applied to avoid insignificant wavelet coefficients, while the remaining ones are used for watermarking. The optimal and blind watermark detection is based on the nonlinear score function and appropriate model of coefficients distribution. The performance of the proposed procedure is tested on examples with various images, showing robustness under different attacks, while maintaining high image quality.     

基于DWT-SVD的奇异向量量化水印算法

提出了一种新颖的可用于版权保护的小波奇异值分解的量化水印算法。与传统的水印比特信息直接嵌入小波系数不同,水印信息被量化嵌入原始图像小波低频子带分块奇异值分解得到的奇异向量中。水印提取无需原始图像,可在密钥和量化阂值控制下实现盲提取。实验表明,含水印图像质量好且能较好地抵抗常规的图像处理,对JPEG压缩具有优异的鲁棒性。     

HVS-based scalable image watermarking

This paper proposes a novel human vision system based, spread spectrum method to scalable image watermarking. A scalable decomposition of the watermark is spread into the entire frequency sub-bands of the wavelet decomposed image. At each wavelet sub-band, the watermark data are inserted into the selected coefficients of the sub-band in a manner that the watermark embedding visual artifact occurs in the highly textured, highly contrasted and very dark/bright areas of the image. In the lowest frequency sub-band of wavelet transform, the coefficients are selected by independent analysis of texture, contrast and luminance information. In high frequency sub-bands, the coefficient selection is done by analyzing coefficients amplitude and local entropy. The experimental results show that the watermarked test images are highly transparent and robust against scalable wavelet-based image coding even at very low bit-rate coding. The proposed approach can guarantee content authentication for scalable coded images, especially on heterogeneous networks which different users with different process capabilities and network access bandwidth use unique multimedia sources.

     

小波与DCT双重域的主动式数字图像内容鉴别方法

提出一种主动式数字图像内容鉴别方法.该方法嵌入鉴别水印和恢复水印,鉴别水印由伪随机数产生器生成,嵌入的鉴别水印与图像篡改位置存在本质联系,实现了对图像的篡改定位.同时利用图像小波变换的近似子带的DCT量化系数作为图像内容特征生成恢复水印信息,并隐藏在DWT系数之中,实现了对图像的篡改恢复.鉴别时引入对角扩展和去除孤立点技术来辅助篡改定位和恢复.实验证明,使用基于小波与DCT双重域的水印算法能较好地将对图像内容的恶意篡改和偶然失真区分开来,可以给出内容篡改的位置,并近似恢复出图像原始内容.     

基于SVD和小波包分解的自适应鲁棒水印算法

针对当前水印鲁棒性和透明性矛盾的问题,提出了一种基于奇异值变换(SVD)和小波包分解的自适应鲁棒水印算法,对二值水印图像进行Arnold置乱预处理,以增强水印信息的安全性。在水印嵌入过程中,将原始宿主图像分为8×8子图像块,并对每一子块进行小波包分解。根据人眼视觉特性和图像块自身的亮度以及纹理特征确定最佳量化步长,将水印信息通过量化调制的方法自适应地嵌入至相应高低频区域的奇异值中。实验结果表明,该算法在具有良好透明性的同时,对JPEG压缩、加噪、滤波、几何攻击等常见的攻击方式也有着较强的鲁棒性。     

基于JPEG 2000实时量化水印和指纹识别的身份认证系统

提出了新的JPEG2000实时量化水印算法,并将其用于改进的基于指纹识别和数字水印的银行养老金发放系统。系统客户端,量化水印在JPEG2000压缩过程中实时嵌入指纹图像,压缩比特流传送到服务端;系统服务端,水印在JPEG2000解压缩过程中实时提取,使用解压缩的指纹图像和水印进行身份认证。实验表明典型指纹图像压缩到1/4~1/20的时候,嵌入的水印能够无损提取,指纹图像虽不能完全恢复但识别率没有明显降低。因而在低网络带宽条件下,新系统有更好的交互性能,在电子商务中有很好的应用前景。     

结合Zernike 矩和水印的半脆弱图像认证

水印安全性、抗JPEG 的鲁棒性和篡改检测能力的矛盾、计算复杂度是现有基于数字水印的半脆弱图像认证算法需要克服的主要问题. 本文提出一种结合Zernike 矩和水印的图像认证算法. 利用图像小波变换低频子带的Zernike 矩幅值的半脆弱特性区分恶意攻击和偶然攻击. 结合基于HVS (人类视觉系统) 的水印后，可判断图像是否受到伪认证攻击，提高了水印安全性. 通过采用基于提升格式的整数小波变换，有效降低了算法计算复杂性. 实验结果表明，算法对较低质量因子的JPEG有损压缩鲁棒，对剪切、替换等恶意修改敏感且可准确定位篡改位置.     

一种基于图象特征的小波水印

本文提出了一种用于图象版权鉴定的小波水印方法。该方法在一定的量化标准下利用小波变换提取图象的特征信息，通过混沌序列对其加密生成数字水印。然后，根据HVS的特点和小波系数间的内在联系确定嵌入强度和位置，将水印信息自适应地嵌入到低频部分。该方法保证了鲁棒性，并实现了脱离原图和参考水印的高概率检测。实验结果表明，这是一种行之有效的图象鉴定方法。     

基于DWT的彩色图像鲁棒盲水印新算法

本文提出了一种基于小波域低频系数量化的彩色图像鲁棒盲水印新算法.首先将RGB彩色宿主图像转换为YCbCr颜色空间,然后对亮度分量Y进行三层小波分解,采用适当的量化间隔对低频逼近子带LL3进行均值量化,根据量化系数的奇偶特性再与二值图像置乱转化后的水印序列进行异或运算,从而把水印嵌入到亮度分量的逼近子带中.仿真实验结果表明,本文提出的算法对JPEG/JPEG2000压缩、添加噪声、滤波、剪切、像素移位等多种攻击有较强的鲁棒性,透明性好,并且能实现水印的盲提取.     

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。     

基于局部最小熵的小波系数预测编码方法

提出了一种基于局部最小熵的预测模型构造方法,能够更好地区分待编码位的不同概率分布,从而实现对小波系数的高效压缩。首先,根据小波系数间的相关性选择预测系数,并构造相关性预测函数来综合多个系数的预测效果;以熵值的最小化作为准则,采用逐步筛选法对预测函数划分的多个分类进行选择合并,建立了一种局部最优的预测分类模型;结合熵编码实现对小波系数的高效压缩。实验结果表明,与图像压缩标准JPEG2000相比,所提方法的恢复图像主客观质量均有改善,客观质量平均提高0.4 dB。     

基于HVS模型的JPEG2000数字图像水印算法

文章提出了一种基于HVS模型的JPEG2000数字图像水印算法,该算法根据计算原始图像嵌入水印的能力限制和数据量化方法进行水印的嵌入与提取。实验证明,该算法对于常用的图像处理方法以及JPEG2000编码在保持了较好质量的基础上有较强的鲁棒性。     

一种基于整数平方量化阈值的小波图像编码算法

作为JPEG2000的重要组成部分,整数小波变换(IntegerWaveletTransform)和嵌入式零树编码(EmbeddedZerotreeWaveletCoding)有许多优越性,但是图象经整数小波变换(IWT)后各子带系数幅值的动态变化较小,因此其能量集中性较第一代小波变换差很多,不利于零树编码(EZW)。该文从零树编码的量化阈值入手,将传统零树编码中“2的整数次幂”量化阈值改为从1开始的整数平方量化阈值,通过缩短了各量化阈值间的距离,减少了重要系数集中出现在较低量化阈值的机会,增加了编码过程中零树的数量,从而充分利用了整数小波变换能量集中性较低的特点。实验证明,该算法通过整数平方量化阈值有效地将整数小波变换同零树编码结合起来,提高了编码效率。     

基于熵编码的JPEG压缩域脆弱图像水印算法

为了解决JPEG图像水印算法在嵌入容量、不可感知性、实时性和窜改定位的问题,提出了一种基于熵编码的JPEG压缩域脆弱图像水印算法。首先选择JPEG熵编码阶段进行水印嵌入,这样就可避免正向和逆向的DCT和量化运算,保证算法在嵌入阶段对图像的改变量较小且具有较好的实时性;接着根据熵编码过程中某些比特不会参与哈夫曼编码这一原则,在其中选择符合条件的系数嵌入水印,将水印信息嵌入到这些系数的最低有效位中,以规避修改哈夫曼编码系数后带来的编码误差,进一步加强了算法的透明性。实验表明,该算法不仅具有较大的嵌入容量和很好的不可感知性,而且脆弱性较高且能够对恶意窜改进行准确定位。     

JPEG2000中多分辨率小波变换的参数研究

JPEG2000编码标准以多分辨率小波变换为基础,其编码参数的取值对图像压缩的性能和质量有重要的影响,同时也关系到实时编解码器的复杂性及其架构设计.图像压缩的参数研究,对于实时图像编码软硬件系统的开发,有着重要的指导意义和工程应用价值.在分析小波变换的多分辨率特性与提升方案的基础上,实验研究其参数取值对编码性能和图像质量的影响,提出不同码率下主要编码参数的适宜取值范围,为特定应用环境下实时编码系统的构建与参数选择提供依据.     

A wavelet packet based block-partitioning image coding algorithm with rate-distortion optimization

As an elegant generalization of wavelet transform, wavelet packet （WP） provides an effective representation tool for adaptive waveform analysis. Recent work shows that image-coding methods based on WP decomposition can achieve significant gain over those based on a usual wavelet transform. However, most of the work adopts a tree-structured quantization scheme, which is a successful technique for wavelet image coding, but not appropriate for WP subbands. This paper presents an image-coding algorithm based on a rate-distortion optimized wavelet packet decomposition and on an intraband block-partitioning scheme. By encoding each WP subband separately with the block-partitioning algorithm and the JPEG2000 context modeling, the proposed algorithm naturally avoids the difficulty in defining parent-offspring relationships for the WP coefficients, which has to be faced when adopting the tree-structured quanUzation scheme. The experimental results show that the proposed algorithm significantly outperforms SPIHT and JPEG2000 schemes and also surpasses state-of-the-art WP image coding algorithms, in terms of both PSNR and visual quality.