基于分块模运算数字图像水印算法性能分析

基于分块模运算的数字图像水印算法通过在图像特征边缘点附近选择n×n像素点所组成的子块,并调整该块的平均亮度对于一个正整数2p取模的值来嵌入水印。分块大小n以及模数2p对于水印的不可感知性及稳健性具有重要影响。文章基于理论分析和实验验证研究了采用不同参数嵌入水印对于算法性能的影响,并对算法的安全性进行了简要讨论。其结论将有助于该类算法的实际应用。     

用于图像认证的变容量恢复水印算法

兼顾水印嵌入容量和安全性,提出一种水印容量可变的数字图像可恢复水印算法.该算法提取2×2图像块特征生成变容量恢复水印——平滑块6比特,纹理块12比特.图像块的恢复水印基于密钥随机嵌入在其它图像块的低有效位,通过比较图像块特征与相应恢复水印重构的块特征并结合邻域特征判定图像块的真实性,变容量恢复水印用尽可能少的比特数保存足够的图像块信息,仅被嵌入一次且同时用于篡改检测与恢复,不仅有效降低了水印嵌入容量,而且提高了算法抵抗恒均值攻击的能力.实验仿真结果表明,该算法得到的含水印图像和恢复图像的质量好,且能有效抵抗拼贴攻击、恒均值攻击等已知伪造攻击.     

一种抗JPEG压缩的彩色图像半脆弱水印算法

提出了一种抗JPEG有损压缩的真彩图像半脆弱水印算法.采用YCbCr颜色空间,水印的生成和嵌入均在亮度分量进行.由图像基本特征生成水印,嵌入时对亮度分量进行分块DCT变换,选择每个分块的中频系数作为水印的嵌入位置.实验表明,该算法透明性好,而且对JPEG有损压缩具有较强的鲁棒性,对剪切、替换等恶意篡改做出报警并确定篡改位置.水印检测不需要原始图像,水印系统的安全性依赖于图像的特征及其置乱函数,因此,具有较高的安全性.     

基于边缘检测的半脆弱水印算法研究

针对Laplace算子在进行边缘检测时不具有方向性的缺陷,在人眼视觉模型下,提出一种基于边缘检测的半脆弱水印算法.在嵌入水印信息时先考虑边缘点,再考虑亮度较暗和较亮区域.在入眼亮度和纹理视觉特征的基础上,给出图像区域分割方法及变换域系数量化公式,通过动态量化提高载体图像的透明性和水印的抗攻击能力.实验结果表明,在噪声嵌...     

基于DWT-DCT和Zernike矩的鲁棒视频水印算法

为了提供数字视频版权的有效保护,提出一种基于DWT-DCT和Zernike矩的鲁棒视频水印算法。在水印嵌入阶段,先将视频帧从RGB空间转换到YCbCr颜色空间;从YCbCr图像帧的亮度分量中选择出嵌入区并进行分块,通过伪随机法选择出多个子块;执行DWT-DCT获得前n个交流分量,并将水印嵌入到这些分量中;执行DWT-DCT反变换获得水印图像,并计算Zernike矩作为校正几何攻击的参数。在水印提取过程中,通过水印嵌入阶段的伪随机密钥来确定嵌入位置,以此进一步提高水印安全性。实验结果表明,该算法具有较高的水印隐蔽性和鲁棒性。     

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。     

DCT域基于块分类的不可感知加性数字水印

该文根据Watson感知模型提出了DCT域基于块分类不可感知加性水印模型。算法计算亮度块方差,将图像块分为五类,利用亮度块特征来加性控制嵌入服从正态分布随机水印序列的区域和长度,提高了水印图像的鲁棒性。在检测端可根据水印图像的统计特性确定水印的检测阀值,不使用原始图像,就可进行水印的相关检测。实验结果表明,MPEG视频水印图像质量的PSNR平均下降4.1dB,但主观视觉质量没有明显下降。     

利用图像局部视觉特征的自适应盲水印

利用人类视觉特征提出了一种DCT域的自适应盲水印嵌入算法。该算法首先将载体图像划分为图像块序列,运用人类视觉特征将图像块分为三类：平滑块序列、边缘块序列和纹理块序列。对不同类块序列嵌入不同强度的水印信息,增强了水印的不可见性。实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性,同时能保证含水印图像的质量。     

基于邻域与FCM的多小波域盲水印算法

提出一种基于邻域与FCM的多小波域盲水印算法。该算法根据人类视觉系统的掩蔽性对多小波域的中频系数进行模糊聚类分 析,自适应地找到适合嵌入水印的纹理边缘子块,并结合子块的局部相关性嵌入二值水印图像。为保证增强水印的安全性和鲁棒性,在嵌入前将水印置乱,嵌入时重复嵌入水印。实验结果表明,该算法对JPEG压缩、剪切、锐化及边缘锐化、椒盐噪声、滤波等常规攻击有较强的鲁棒性。     

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。     

一种DCT域的最优均值量化盲图像水印算法

针对常规的图像水印算法不能很好地实现水印不可感知性和鲁棒性折中的问题,给出了一种最优均值量化盲水印算法.该算法首先对水印图像进行Arnold置乱,提高了水印的安全性;然后将载体图像进行8×8分块DCT(离散余弦变换),并根据均值量化原理将置乱后的水印嵌入到局部量化噪声值最小的图像子块中,提高了水印的不可感知性;最后水印提取时可以实现盲提取.实验结果表明,该算法对加噪、剪切、JPEG压缩、滤波等多种攻击都具有很强的鲁棒性.     

基于Logistic混沌映射和IWT-SVD量化的盲鲁棒水印算法

为了提高数字水印的鲁棒性以及水印嵌入位置的保密性,提出了一种基于Logistic混沌映射和整数小流变换—奇异值分解(IWT-SVD)量化的盲鲁棒水印算法:对二值水印图像进行Arnold置乱,对原始载体图像进行8×8分块,利用生成的Logistic混沌序列选择嵌入水印的图像块,充分保证了水印嵌入位置的保密性;对选中的图像块进行二级IWT分解,对得到的二级低频子带系数进行SVD;将置乱后的水印信息嵌入.算法不需要原始载体图像,实现了水印的盲提取,更具实用性.仿真实验结果表明:算法对常规图像处理操作、压缩攻击和剪切攻击均具有较强的稳健性.     

图像插值空间大容量可逆数字水印算法

可逆数字水印技术在遥感、医学、军事等众多领域有着广泛应用,而现有大数可逆水印算法需要依赖于附加信息,严重影响了嵌入容量,为此提出一种无附加信息的大容量可逆水印算法。首先设计了一种类似双线性插值原理的图像放大方法,并利用该方法将载体图像放大为原来的4倍,放大图中有1/4的插值点保留了原始图像信息,其余插值点均可嵌入水印。为了在插值的同时同步嵌入水印,先利用随机函数选取水印嵌入位置,再由嵌入水印信息决定理论插值的最终取值,实现水印嵌入,保证了水印的均匀分布,而且最大限度地降低了嵌入水印对插值的影响,同时还提高了算法效率和水印安全性。与经典插值算法相比,生成的含水印图像质量较好,且对任何载体图像嵌入率均能达到0.75 bpp,大量实验也表明,算法隐蔽性好、安全性高、嵌入率高、实用性强。     

对水印信息篡改鲁棒的自嵌入水印算法

为提高自嵌入水印算法在任意篡改条件下的篡改恢复质量,提出一种对水印信息篡改鲁棒性的空域自嵌入水印算法,分析了算法中阈值选取的合理性和检测篡改的可靠性.该算法首先基于密钥将原始图像的最低位和1/4次低位置零,通过对图像内容的小波低频系数实施均匀标量量化生成低频特征图像,将低频特征图像置乱加密后生成的二值编码嵌入原始图像的置零位;认证时通过设定的阈值识别图像内容被恶意篡改的图像块,从而提高自嵌入水印算法对水印信息篡改和信道噪声的鲁棒性.理论分析和仿真结果表明,无论水印信息被随机篡改还是区域篡改,算法均能根据阈值区分不同篡改并选用不同的方法对其进行篡改恢复,有效地提高了自嵌入算法在部分水印信息篡改时的恢复质量.     

基于ZUC可分离加密图像可逆水印算法

本文基于祖冲之(ZUC)算法,设计实现了一种可分离加密图像可逆水印算法,算法中内容所有者先进行图像标记并生成位置图,然后使用ZUC加密算法加密载体图像;水印嵌入者得到加密图像后根据位置图将水印信息嵌在选中像素的第7位或第8位;接收者根据加密密钥和嵌入密钥可以得到直接解密图像、水印信息和恢复图像.算法使用ZUC算法对图像进行加解密,很好地保证算法的安全性;在嵌入水印信息之前对图像进行标记,将水印信息嵌在选中的位置上;接收者在利用相邻像素相关性基础上通过一种自适应差值算法实现水印提取和图像恢复,保证恢复的载体图像和直接解密图像的质量.实验表明所提出的算法具有较高的安全性并且达到可分离的效果,同时恢复的载体图像和直接解密图像都具有较高质量.     

基于Hilbert扫描和SVD的小波域图像水印算法

为了提高水印的安全性、鲁棒性和不可见性,提出了一种基于Hilbert扫描和SVD（Singular Value Decomposition,奇异值分解）的小波域图像水印技术。算法以一幅有意义的二值水印图像为水印信号。首先对原始图像进行一层小波变换,对低频分量进行图像分块,并对每一个图像块进行SVD。利用了SVD的单向非对称性和正交矩阵的性质,给出了一种自适应水印方案。同时,利用了Hilbert扫描能很好地保持图像空间局部连接性的特点。然后,利用图像的局部统计特征自适应地修改阈值,利用两个阈值严格控制系数的修改程度,使算法达到不可见性和鲁棒性之间的最优平衡。水印的提取无需原始图像的参与,达到了真正的盲水印。实验结果表明,该算法是有效的,对常见的图像处理操作具有较强的鲁棒性。     

基于图像插值和直方图平移的可逆水印算法

现有的基于直方图的可逆水印算法嵌入容量较少,针对这一问题,结合图像放大后像素点的特征,提出一种新的可逆水印算法。利用插值方法将图像放大4倍,既增加了图像的像素个数,又增强了像素之间的相关性;使用上下左右4个像素点计算像素点的预测误差值,并构造直方图,在峰值点处嵌入水印信息;利用相反的过程提取水印,并根据插值原理恢复原始图像。实验结果表明,将图像放大后再嵌入,可嵌入水印容量提高了3倍。算法不可见性较好、嵌入容量较大,可用于图像隐藏、信息安全等领域。     

A fuzzy based ROI selection for encryption and watermarking in medical image using DWT and SVD

Nowadays secure medical image watermarking had become a stringent task in telemedicine. This paper presents a novel medical image watermarking method by fuzzy based Region of Interest (ROI) selection and wavelet transformation approach to embed encrypted watermark. First, the source image will undergo fuzzification to determine the critical points through central and final intensity along the radial line for selecting region of interest (ROI). Second, watermark image is altered to time-frequency domain through wavelet decomposition where the sub-bands are swapped based on the magnitude value obtained through logistic mapping. In the each sub-band all the pixels get swapped, results in fully encrypted image which guarantees the watermark to a secure, reliable and an unbreakable form. In order to provide more robustness to watermark image, singular values are obtained for encrypted watermark image and key component is calculated for avoiding false positive error. Singular values of the source and watermark image are modified through key component. Experimental results reveal that the proposed algorithm attains high robustness and improved security to the watermarked image against various kinds of attacks.

     

一种基于混沌系统和提升小波的视频水印算法

对压缩视频的图像帧的亮度分量进行小波提升分解,将水印数据嵌入到其低频子带的DCT系数中;利用混沌系统对水印图像进行置乱,再嵌入到原始载体图像帧中。由于置乱变换消除了水印像素间的空间相关性,使得算法的安全性和抗攻击能力进一步提高。实验结果表明,该算法易于实现,符合视频水印实时性的要求。