在数字图像中嵌入多水印的算法研究

在数字产品中嵌入数字水印是进行数字产品版权保护的一种有力手段。近年来已有多种数字水印设计方案被提出,但是这些水印嵌入方案大多基于一种标志性水印的嵌入。然而在多数实际应用中一种数字水印的嵌入往往不能满足实际需要。在分析单水印方案基础上,提出在数字产品中嵌入多种水印的方案,在不同的数字水印中带有不同的水印信息。分析了多水印嵌入的优点,并设计了两种数字水印的嵌入算法,分析并讨论了两种数字水印的嵌入设计方案。最后用理论与实验分析结果证实了多水印设计方案的有效性和优越性。     

HVS和DWT相结合的数字密写技术研究与实现

提出一种基于人眼视觉系统（HVS）和离散小波变换（DWT）的数字密写算法,结合人眼对遮掩特性的差异,将秘密信息分段嵌入到R、G、B三层的小波中高频系数中,嵌入的顺序按照频带的重要性由低到高嵌入,实验证明,该算法有较好的隐蔽性和较高的嵌入量,通过对彩色图片的数字密写来进行文本信息传输,较好地解决了在互联网上信息传输的通信安全问题。     

基于多目标优化的加密图像可逆信息隐藏

针对加密前预留空间（RRBE）嵌入算法需要进行一系列的预处理工作,以及加密后腾出空间（VRAE）嵌入算法嵌入空间较小的缺点,为了在提高嵌入率的同时缩减算法流程和减少工作量,提出一种基于多目标优化的加密图像可逆信息隐藏算法。该算法将RRBE与VRAE中两个具有代表性的算法在同一载体中结合使用,并以信息嵌入量、直接解密图像失真、提取错误率、计算复杂度等性能评价指标作为优化子目标,再利用功效系数法建立模型求解出两种算法应用比例的相对最优解。实验结果表明,所提算法不仅能够降低单独使用RRBE算法的计算复杂度,还能使图像处理用户够根据实际应用场景中不同的需求灵活地分配优化目标,同时也能获得较好的图像质量和令人满意的信息嵌入量。     

基于AVC和小波变换的数字图像水印嵌入量的研究

鲁棒性、不可见性和水印嵌入量是评价图像数字水印质量的3个重要指标,而水印嵌入量又是嵌入算法质量好坏的关键,在分析利用传统通信信道计算水印嵌入量的缺陷和不足的基础上,提出了一种新的计算水印嵌入量算法．该算法不仅分析了图像数字水印的特性,结合了视觉模型和小波变换的特点,而且利用了可变信道（AVC）的原理。实验结果证明,该算法不仅水印嵌入量大,而且水印的鲁棒性和不见性也相当高,此算法的出现为进一步实现信息的隐藏奠定了理论基础。     

用于实现图像对比度增强的可逆数据隐藏算法

针对已有算法嵌入率低、算法过程复杂等问题,提出一种新的可逆数据隐藏算法。算法为了提高信息隐藏率,首先选取直方图中值点两侧的峰值进行数据嵌入。在多次嵌入之后,算法选择中值点位置嵌入所有峰值信息,由于中值点在嵌入后可以直接定位,因此可以实现可逆嵌入与恢复,从而不需要已有算法最低有效位的替换过程,减少了算法过程的复杂性。算法在两个图像集上进行性能测试,先与已有算法进行数据嵌入量比较,接着与MATLAB中3个对比度增强函数进行比较,用于评估算法的嵌入容量以及对比度增强后的图像质量。实验结果表明,所提算法在实现可逆数据隐藏和对比度增强的同时,嵌入容量有较大的提高。     

基于时域扩展回声隐藏的数字音频水印研究

信息隐藏是一种在不对载体信号产生过多影响的条件下将额外的信息嵌入数字媒体中以实现版权保护、隐蔽通信等功能的技术,回声隐藏是利用音频作载体的一种信息隐藏技术。传统时域扩展回声隐藏技术存在着两个影响水印安全和质量的问题,在此基础上对其算法进行改进,在保证音频质量和降低误码率的同时,使嵌入的水印贯穿到了整个信号,增强了水印的鲁棒性。     

基于纹理特征定位的数字图像水印算法

提出一种基于图像纹理特征锁定水印嵌入位置的水印算法。利用Canny算子在非采样Contourlet变换最高阶方向子带内筛选图像的纹理特征,将强纹理特征的位置作为水印嵌入的索引点。对非采样Contourlet变换的低频子带进行一级小波分解,在小波细节子带上分割N个圆环(N为水印信息长度)区域,根据索引位置在每个圆环区域内自适应地重复嵌入水印。仿真实验表明,该算法不仅具有较好的透明性,而且对图像处理和几何攻击均具有较好的鲁棒性。     

基于水印技术的隐蔽通信算法设计

本文研究了在音频信息上实现水印技术的难点与价值,分析和对比了利用音频信号进行信息隐藏的算法,探讨了隐蔽通信的编码策略,提出了一种基于混合模式的语音信号的信息隐藏编码算法。文中首先给出了编码过程中覆盖半径、覆盖编码等相关定义和信息隐藏编码的相关定理,从理论上分析了隐蔽通信编码策略的可行性和步骤;接着详细论证了该编码算法的基本原理、构造方法和算法的实现过程;然后以一段音频信息为例,阐述了隐蔽通信算法的实现方法和编码步骤;最后从算法的频谱分析、隐蔽信息嵌入量和听觉效果三个方面对算法性能进行测试。测试结果表明,算法隐蔽信息嵌入量可达2.1×103bps。     

数字水印在电子印章系统中的应用

针对传统印章易伪造的弊端,给出了一种在原始印章图像中嵌入数字水印信息的新方法.该方法首先提取电子文件中的摘要信息,并对其进行数字签名,将签名所得到结果作为水印信息;其次对原始电子印章图像进行分块处理,并对各子块印章图像进行小波分解;再将数字签名后所得到了水印信息序列进行分段处理,并将其嵌入电子印章图像小波分解后的小波系数中.该方法使电子文件实现了防篡改及身份认证等功能.     

基于STC码和分频段嵌入的JPEG隐写技术研究

针对JPEG图像提出了一种基于STC（Syndrome-Trellis codes）编码和分频段嵌入的信息隐藏技术。STC编码是一种二元隐写码,可以用来提高嵌入效率,增强数字隐写系统的安全性。在所提算法中,将离散余弦变换系数（DCT系数）分为六个频段,包括直流、低频、中低频、中频、中高频和高频,与STC编码相结合在不同频段设置不同的嵌入率,通过调节各频段的编码系数,在高频段取得最高的嵌入效率和最低的数据嵌入率,并逐步增加在中高频、直流、中频、中低频和低频段的嵌入率,提高算法的安全性。为了评估所提算法的抗检测性,采用四种隐写分析算法进行测试分析。四种隐写分析算法的检测结果表明,所提算法在多种JPEG图像质量因子下的安全性优于文献中多种隐写算法。     

基于小波零树的图像自适应水印算法

基于小波零树特性的视觉感知度模型的优化方案,给出了两种水印算法:一种算法嵌入的是高斯序列水印,通过相关检测实现盲检测;另一种算法嵌入的是二值图像水印,水印的提取是非盲提取。这两种算法在所有重要小波系数(包括最低频系数)中嵌入水印,以达到最大化水印嵌入量的目的,并结合感知度模型在水印的透明性和鲁棒性之间实现了较好的平衡,对于常见的图像处理操作,特别是对于JPEG和小波压缩均有较好的鲁棒性。     

基于隐写编码和Markov模型的自适应图像隐写算法

如何构造大容量、低失真和高统计安全的隐写算法一直是隐写研究的难点和热点.提出一种兼顾感知失真和二阶统计安全的自适应图像隐写算法设计思路.算法将载体各部分的平滑度引入隐写编码的生成过程,自适应地利用一簇隐写编码在载体各部分的合理运用降低载密图像失真度;在隐秘信息嵌入方式上利用基于Markov链模型的动态补偿方法提高载密图像统计安全性;算法对载体最低有效位和次最低有效位进行嵌入以保证嵌入容量.实验表明算法在相同嵌入量下相较双层随机LSB匹配算法以及仅使用一种隐写编码的算法,失真度更低且载体统计分布的改变更小,而在失真度和统计分布改变相近时嵌入容量更大.     

载体独立的深度光照水印算法

随着多媒体技术的发展与完善，数字产品的版权保护需求逐步增大。数字水印是一种保护数字产品版权的有效手段，它一般是通过在数字载体（如文本、图像等）中添加重要标识信息（即数字水印），使载体带有标识信息，但又不影响载体的正常使用。常见的数字水印嵌入方案是通过采用特定算法对载体进行修改来嵌入水印信息的。而在实际的应用场景中，有很多待保护的图像或物件（如艺术画作等）是不允许修改的。基于此背景，提出了一种新的载体独立的深度光照水印算法，在嵌入端通过可见光调制的方法来表达水印信息，从而实现在不对原始载体进行修改的前提下进行水印信息嵌入，并达到版权保护的目的。通过对人眼视觉系统进行分析，提出了基于交替式投影的水印模板图案来嵌入水印信息，使嵌入过程既不需要对原始载体进行修改，也不会影响人眼的视觉感官。而在提取端，设计了基于残差连接的水印提取网络，对采集的水印图像经透视变换后送入该网络来进行水印信息提取。实验在多种条件下进行，并与3种基准算法进行了对比。实验结果表明，所提算法生成的水印图像具有较小的视觉失真，且对“投影-拍摄”过程具有很强的鲁棒性。在不同距离、角度、光照等条件下，水印提取网络具有很高的水印信息提取准确率，且相比其他通用网络具有一定的优越性。     

整数变换实现大容量图像无损信息隐藏

目的 针对图像无损信息隐藏中嵌入容量和隐藏图像质量问题,描述了一种基于可逆整数变换算法在图像中实现较大容量数据嵌入的无损隐藏方法。方法 定义的可逆整数变换算法先计算图像块n个像素点的整数平均值,在整数变换过程中将各像素点与平均值之间的差值扩展到4倍。结果 整数变换后图像块所有像素点最低两位有效位相同,产生的冗余信息可用来嵌入2(n-1)比特数据。结论 给出了一种新的可逆整数变换算法并实现较大容量图像无损信息隐藏,实验结果表明该方法具有较大的数据嵌入容量和较好的隐藏图像质量,嵌入数据和原宿主图像均能从隐藏图像中无失真恢复。     

密文域高嵌入率图像全位面可逆数据隐藏

目的 针对现有的加密域可逆信息隐藏算法未能充分利用图像的全部位平面的问题,提出了一种密文域高嵌入率图像全位面可逆数据隐藏。方法 对载体图像进行加密,然后将隐蔽信息嵌入到加密图像中,进行隐蔽传输,发送给接收者。本文将灰度图像的8个位平面都用来进行数据嵌入,并把每个位平面划分成不重叠的块,分为非连续块（块内像素值0,1都存在）和连续块（块内为全0或全1像素值）,按块进行重排列且将排列前的块标签嵌入到重排列图像中,使用流密码对图像进行加密。在数据嵌入阶段,提出了带修正信息的像素预测方法用于非连续块的嵌入。连续块中,保持块内右下角像素值不变,用于连续块的恢复,其他位置嵌入数据;非连续块中,对预测正确的像素嵌入数据,预测错误的像素保持不变。结果 实验过程实现了多种密文域可逆数据隐藏算法,本文进行大量对比实验,并在BOSSbase和BOWS-2数据集上进行验证,与其他方法比较,本文方法在BOSSbase和BOWS-2数据集上的嵌入率分别提升了42.1%和43.3%。结论 提出的加密图像可逆数据隐藏方案,通过对不同性质的块采用不同方法进行数据嵌入,利用图像全位面信息,使得方案能够获得更高的嵌入率,表明了本文方法的有效性。     

基于DCT变换的图象分块数字水印算法

数字水印是数字作品版权保护的重要技术手段,不可察觉性和鲁棒性是图象水印中基本要求,但它们却是一对互相制约的因素.该算法提出了一种新的数字水印嵌入和提取方法,以一幅图象作为水印,信息量大,优于通常把文本,字符作为水印的方法;分块随机嵌入提高了水印嵌入的顽健性;根据图象局部特征确定水印的嵌入强度,使水印的嵌入强度随图象局部特征变化而变化.针对典型攻击的实验结果表明该算法具有很好的鲁棒性.     

使用四叉树分割进行自适应空域隐写

目的 针对自适应隐写术可有效避免对载体敏感区大量修改的关键问题,为间接提高安全性和增大隐写容量,在四叉树分割和自适应像素对匹配（APPM）的基础上提出一种自适应空域隐写术。方法 首先该方法以图像块的纹理复杂度作为一致性测度并且设置图像块大小为判别准则进行图像分割,根据四叉树分割结果中面积较小的图像块属于复杂区域,较大的属于平滑区域,按照图像块面积大小将图像分成由高复杂、中复杂、低复杂三大区域构成。其次嵌密方式采用APPM,根据密信容量和载体图像选择进制数B。最后,为了保证安全性和提高容量,优先选择高复杂区嵌入不低于B进制的密信,在中复杂区进行B进制的密信嵌入,在低复杂区选择不高于B进制的密信嵌入。结果 为了验证提出的方法,选8幅经典图作为实验,在嵌入率1.92 bit/pixel的情况下,与已有PVD系列算法和DE算法相比具有更高的PSNR值,PSNR值高达48 dB。此外与APPM算法比较,在嵌入率2.5 bit/pixel情况下,该算法的平均KL距离相比传统APPM算法减小了25.37%,平均一阶Markov安全指标值相比传统APPM算法减小了12.11%,对应的平均PSNR值相比传统APPM算法提高0.43%,在嵌入率1.5 bit/pixel情况下,该算法的平均KL距离相比传统APPM算法减小了37.84%,平均一阶Markov安全指标值相比传统APPM算法减小了26.61%,对应的平均PSNR值相比传统APPM算法提高1.56%。此外,从RSP图库中随机选1 000幅图作为数据集,在嵌入率0.5,0.6,0.7,0.8,0.9和1.0 bit/pixel条件下,结合SPAM特征和SVM分类器的最小平均错误率均高于LSB系列经典算法和APPM算法。结论 1）考虑了人类视觉系统对图像不同区域的敏感性不同,通过对图像进行四叉树分割预处理,优先选择非敏感区进行隐写,保证了一定的安全性要求,低嵌入率下抗SPAM检测和统计不可见性方面比较有优势。2）在四叉树分割中,对于隐写前后图像的四叉树分割结果不同的异常情况,采用一种图像块纹理复杂度调整方案,保证了密信正确完整提取。3）利用了APPM算法的大容量特性,可以隐写嵌入率大于1 bit/pixel的密信,比较适用于大容量的密信隐写,而且可以嵌入任意进制的密信,最大程度地减少嵌入失真,此外,进行了四叉树分割预处理,在安全性方面优于传统APPM算法。     

基于SVD和Radon变换的抗旋转攻击盲水印算法

为了提高传统基于奇异值变换（SVD）的数字水印抗几何攻击能力,提出一种在小波变换域将Radon变换和奇异值变换相结合的抗旋转攻击鲁棒性水印算法。将宿主图像进行小波变换,对变换后的低频子带进行奇异值分解,将经过仿射变换置乱后的二值水印图像嵌入到奇异值中。在水印嵌入操作上采用了奇偶量化嵌入算法从而实现了二值水印图像在水印检测时的盲提取;同时在水印检测之前,利用Radon变换检测算法对待检测图像进行几何校正,然后提取水印信息。实验结果表明,该算法对于噪声感染、滤波、JPEG压缩等常规信号处理的鲁棒性优于传统的基于SVD的数字水印算法,同时对于旋转几何变换具有很好的鲁棒性。     

结合失真函数的稀疏域图像隐写算法

稀疏域图像隐写利用稀疏表示在载体图像中嵌入秘密信息。提出设计稀疏域图像隐写的失真函数,通过选择使失真函数最小的修改方式进行秘密嵌入,从而减小秘密信息嵌入对载体的影响。实验结果表明,该算法可以在保持图像视觉效果的同时,更有效地抵抗现有的隐写分析算法。     

基于DCT变换并与HVS相结合的彩色图像数字水印方法

该文提出了一种基于DCT的彩色图像水印方法,并结合HVS(Human Visual System,人类视觉系统)提出了一种适合于彩色图像的数字水印嵌入及提取算法。根据人眼视觉系统可知,人眼对蓝色分量具有不敏感特性,故将水印信息嵌入蓝色分量中,以保证水印的不可见性。该文是将一个随机序列作为水印信号嵌入在图像蓝色分量DCT变换中重要分量的幅度成分中(幅值较大的n个系数作为重要分量),由于视觉上重要的分量是图像信号的主要成分,图像信号大部分能量都集中在这些分量上,在图像有一定失真的情况下,仍能保留主要成分,故将水印嵌入在蓝色分量的这些重要分量上,可以获得较好的鲁棒性。并定义了一个相似函数来检验水印提取是否成功,实验结果表明,该算法具有不可见性,对通常的图像处理,如高斯滤波、压缩,以及旋转和剪裁等几何处理都具有一定的鲁棒性。