常见水印攻击对灰度图像位平面噪声分布研究

针对水印攻击对图像不同位平面有不同影响的问题,提出用Stirmark工具对不同灰度图像位平面攻击产生的噪声分布进行统计分析。实验结果表明,对不同图像实施15种不同攻击,其中13种攻击都有从第2位平面到第6位平面的鲁棒性依次减弱的规律,而AddNoise攻击和SelfSimilarities攻击对不同图像均呈现出第1位平面和第8位平面鲁棒性较强,第2位平面抗攻击性最弱,并从第2位平面到第6位平面鲁棒性呈现递增趋势。从而为设计基于空域的强鲁棒水印算法提供重要依据。     

基于分块奇异值分解的图像水印算法

提出一种新的基于分块SVD的图像水印算法,水印图像为二值图像,用混沌加密算法对水印加密后嵌入到载体图像的平滑块中;算法有较强的抗几何攻击能力,同时对剪切、压缩、滤波等攻击也有较强的鲁棒性。     

抗几何攻击的图像水印算法仿真研究

研究图像水印传输安全问题.由于抵抗几何攻击一直是图像的数学水印技术研究热点,传统抗几何攻击的水印算法大多数只能抵抗简单的几何攻击,且水印的嵌入只是从空域或频域上单一进行,因此不能有效地抵抗几何攻击及其组合攻击对,导致图像处理攻击鲁棒性较差.为了提高图像水印抗几何攻击能力,提出一种采用空频域相结合的水印算法.在进行嵌入域选择时考虑到三基色(R、G、B)的特点,首先在B分量的空域中嵌入水印,提高水印的透明性;然后在G分量的频域中嵌入水印,提高水印的抗压缩性;最后通过调整量化参数和分块参数,灵活满足水印透明性和鲁棒性要求.仿真结果表明,提出的水印算法不仅能抵抗常规的图像处理攻击,而且可以有效地抵抗几何攻击及其组合攻击,可为产权保护提供有效手段.     

基于位平面分解技术的JPEG水印算法

提出一种基于位平面分解技术的JPEG压缩水印算法.该算法首先对图像进行置乱变换;然后采用位平面分解技术对灰度水印图像进行预处理操作,将该灰度水印图像转换成二值信息流;最后把水印嵌入载体图像中.实验表明,该算法对于不同类型的攻击有较强的鲁棒性.     

基于位平面分解技术的JPEG水印算法*

提出一种基于位平面分解技术的JPEG压缩水印算法。该算法首先对图像进行置乱变换;然后采用位平面分解技术对灰度水印图像进行预处理操作,将该灰度水印图像转换成二值信息流;最后把水印嵌入载体图像中。实验表明,该算法对于不同类型的攻击有较强的鲁棒性。     

基于DWT与DCT的灰度水印图像嵌入算法

图像中嵌入的多为二值水印,容量有限且抗攻击能力有待提高。为了增加嵌入水印的容量以及增强算法的鲁棒性,提出基于DWT与DCT的灰度水印图像嵌入算法。首先对灰度水印进行Arnold置乱预处理,其次对所选取的载体图像进行二级小波变换,选择第二层的逼近子带LL2与细节子带LH2、HL2、HH2依次嵌入灰度水印的高四位位平面。嵌入水印时对4个子带分别进行8×8分块DCT变换,然后采用一种改进的交换中频系数的方法将置乱后水印的高四位位平面分别嵌入所选取的4个子带,为增强算法的鲁棒性,在不同的子带由实验选择不同的水印嵌入因子。仿真实验表明,本算法抵抗图像裁剪、图像加噪、直方图均衡化、常用滤波处理、JPEG压缩等攻击的效果较好。     

基于DWT-DCT和Zernike矩的灰度级鲁棒性水印算法

鲁棒性是数字水印极为重要的指标.目前大多数文献中的鲁棒性水印方案对常规信号处理攻击均具有良好的鲁棒性,但抗几何攻击的鲁棒性相对较弱.提出了一种新的灰度级鲁棒性水印算法,对常规信号处理攻击和几何攻击均具有良好的鲁棒性.水印算法的鲁棒性由以下3方面获得:1)选择载体图像的内切圆盘作为Zernike矩的计算域,选择内切圆盘的内接正方形作为水印的嵌入区域.2)在载体图像嵌入区域的层叠DWT-DCT域嵌入水印,获得对常规信号处理攻击的强鲁棒性.3)保存原始含水印图像的2个Zernike矩作为校正几何攻击的参数,获得抗几何攻击能力.实验结果表明,该水印算法嵌入容量大,不仅对大角度旋转和大尺度缩放等几何攻击具有很好的鲁棒性,而且可以有效地抵抗有损压缩和常规信号处理攻击.     

一种基于DWT抗几何攻击数字水印鲁棒算法

针对大部分数字水印算法抗几何攻击能力差这一难题,提出了一种基于小波变换可抗击几何攻击算法.在水印嵌入部分:首先对宿主图像进行小波分解、嵌入水印,再通过余弦变换求得该水印图像的一个特征向量,利用该特征向量和水印信息通过HASH函数生成一个二值逻辑系列,将该序列作为密钥;水印提取部分为:对待测的图像进行小波变换,再通过余弦变换求得待测图像的一个特征向量,利用该特征向量和密钥通过HASH函数提取出水印.文章最后对水印图像进行了旋转、缩放和扭曲等几何攻击试验.试验表明,该算法有理想的抗几何攻击能力.旋转攻击的旋转角度可达40°,缩放攻击的缩放比例可达0.2,旋转扭曲攻击的扭曲角度可达100°.     

基于图像版权保护的扩频水印算法仿真研究

研究数字图像的版权保护问题,由于扩频水印在受到旋转攻击时,提取出的水印图像鲁棒性较差,无法实现图像的版权保护.为提高扩频水印的抗旋转攻击能力,提出一项全新的扩频水印算法.将Arnold与Radon变换理论引入到扩频水印理论中,首先将载体图像进行Radon变换,以及对Radon变换域中的值进行二维DCT变换,为水印提供抗旋转攻击的载体环境,并利用Arnold变换原理,对水印图像进行置乱,使水印的保密性得到增强.最后可将水印序列嵌入到载体之中,完成水印的嵌入,进行仿真,得到具有抗旋转攻击能力的扩频水印,证明了算法在具备良好保密性的同时,能够抵抗不同角度的图像旋转攻击,克服了扩频水印的缺点,使数字图像的版权的得到了有效的保护.     

基于二元纯位相滤波器水印的图像篡改定位

二元纯位相滤波器（BPOF）数字图像水印算法将图像离散Fourier变换的BPOF作为水印嵌入到其相应幅值的某个位平面中,较好地实现了图像自认证。研究了利用BPOF水印实现图像篡改定位。其基本原理是将图像划分为互不重叠的分块,通过在各分块中独立嵌入和检测水印,实现图像篡改检测和定位。着重讨论了以不同大小对于图像分块和以不同幅值位平面嵌入水印时,所嵌入水印的不可感知性、检测性能、图像篡改定位能力以及抗JPEG压缩性能。得出了图像分块大小、嵌入水印的幅值位平面及水印检测阈值等参数的选取策略。实验结果证明了BPOF水印可以很好地应用于图像篡改定位。     

基于位平面理论和奇异值分解的鲁棒零水印算法

针对灰度图像空域算法中水印鲁棒性较差的问题,提出了一种快速、鲁棒性强的零水印算法,并将该算法用于以数字图像为载体的信息隐藏,以实现水印信息的提取和认证。首先利用位平面(BP)理论将图像解析为不同的位平面层次,构造无权值的位平面矩阵,结合各位平面非零值个数生成图像的特征矩阵;然后对特征矩阵分块操作,利用奇异值分解(SVD)生成块最大奇异值矩阵,并通过对生成矩阵二维混沌加密得到注册零水印信息。仿真实验表明,所提算法具有较强的鲁棒性,在同类算法中对抗椒盐噪声攻击的性能提高了6%,对抗常见混合攻击的性能提高了12%。     

基于位平面的数字水印算法

论文提出一种基于位平面的数字水印算法,通过改变小波分解后不同分辨率下细节子图某些位平面的信息来嵌入二值水印。水印检测时计算待测图像小波分解后细节子图某些位平面的差异值,并将差异值映射为少量灰度级的图像而实现二值水印的检测,所以水印提取不需原图参与。实验显示论文提出的数字水印算法,对一些图象处理操作及JPEG压缩是鲁棒的。     

基于字符阶梯边沿调整的文本水印算法

提出一种新的字符特征类二值文本图像水印算法。该水印算法通过调整二值文本图像中非水平笔画与非竖直笔画的阶梯边沿,来改变每行文本图像上下两半部分黑色像素数总和之比值,并利用比值关系来达到嵌入一位水印比特的目的。水印检测和提取时只要识别出这种比值关系就能解码出水印比特信息。将该水印算法分别施用于中文和英文两类语种的文本图像,实验结果表明该算法具有良好的视觉不可见性,以及对尺度放缩、加噪、剪切、多次打印扫描等操作和攻击的鲁棒性。     

基于Harris-Laplace特征区域的遥感图像水印算法

针对现有遥感影像数字水印算法多为全局水印算法,抵抗旋转、行列剪切、水平镜像以及联合几何攻击能力较差,提出一种基于Harris-Laplace特征区域的局部化遥感影像水印算法。算法依据密钥生成一个随机序列,对其实施二值化,并选取一段作为待嵌入的数字水印;在宿主遥感影像中提取Harris-Laplace特征点,并依据其确定水印嵌入特征区域;最后,根据待嵌入的水印信息,将所选特征区域进行圆环划分,利用奇偶量化方法将水印嵌入其中。实验证明该算法对JEPG压缩、噪声及滤波等常规信号处理具有较好鲁棒性的同时,能够更好地抵抗旋转、缩放、平移及其联合等几何攻击。     

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。     

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。     

Robust blind watermarking approach against the compression for fingerprint image using 2D-DCT

This article presents a recent blind and robust fingerprint image watermarking scheme based on a two-dimensional discrete cosine transform (2D-DCT). The main focus is to compress the fingerprint image watermarked data for the purpose of reducing the volume of storage or sending over the network. The fingerprint features might be affected by the embedded watermark, compression of fingerprint images and the sending across network, thereby leading to various sets of features or watermark data. In order to address this goal in a differential way, the watermark sequence bit two sub-vectors were utilized. The two sub-vectors were achieved by the two-dimensional discrete cosine transform of the host image. Throughout the extraction stage, the essential distinction between the corresponding sub-vectors of the watermarked fingerprint image resulted explicitly in an embedded watermark sequence. The advantage of the proposed method is that it can develop a new simple blind and robust watermarking scheme by 2D-DCT frequency domain on the whole image. Accomplished results relative to other reliable compression schemes showed that the proposed scheme has greater or equivalent robustness to common image processing and geometric attacks, such as cropping, resizing, and rotation. To extract watermark data, the initial fingerprint image was not necessary. The proposed study was tested using 80 fingerprint images from 10 persons, for each from CASIA-FingerprintV5 and FVC2002 fingerprint databases. Eight fingerprint images for each individual were set as the format at which the watermark was embedded in each one.

     

Color Image Zero-Watermarking Using Accurate Quaternion Generalized Orthogonal Fourier–Mellin Moments

In recent years, digital image zero-watermarking algorithm has made great progress. But there are still some problems. First, most algorithms only focus on robustness and ignore discrimination. Second, most methods have good robustness against conventional signal attacks but poor robustness against geometric attacks. Thirdly, most of the existing zero-watermarking algorithms only focus on gray-scale images, and there are relatively few researches on color images. In order to cope with these issues, this paper introduces a novel color image zero-watermarking scheme using accurate quaternion generalized orthogonal Fourier–Mellin moments (AQGOFMMs). In the first stage of the proposed method, accurate computation of generalized orthogonal Fourier–Mellin moments (GOFMMs) based on the polar pixel tiling scheme. In the next stage, the high-precision GOFMMs are extended to the accurate quaternion GOFMMs (AQGOFMMs). Finally, the immutable set of features is extracted to construct a zero-watermark. It is worth mentioning that, different from the traditional way of constructing watermark with the amplitude of moments, this algorithm uses the full 4-D features of AQGOFMMs to construct watermark. The experiment proved that proposed zero-watermarking scheme gives a good balance between discriminability and robustness. Furthermore, the proposed algorithm achieves better performance than the other existing zero-watermarking.