具有抗几何攻击能力的盲数字图像水印算法

几何攻击作用在隐秘图像上,这导致检测水印失败,除非在检测水印之前能使受到几何攻击的隐秘图像恢复到与原始图像具有同样大小和位置,也就是恢复已失去的同步信息.为了做到这一点,解码器需要知道隐秘图像受到了怎样的几何攻击.文章提出了一种新的估计几何变换的方法,它利用图像的形殊点来实现这个目的.分别计算出原始图像和测试图像的形殊点集,通过模拟退火算法对两个形殊点集进行匹配,从而估计出几何变换的参数.所提出的方法在检测水印时不需要原始图像做参考,这是因为原始图像的形殊点信息已包含在密钥中.实验结果表明该方法对几何攻击和其它常用图像处理攻击具有鲁棒性.     

Tetrolet变换和SVD结合的盲检测稳健数字水印嵌入策略

提出了一种Tetrolet变换和奇异值分解(SVD)相结合的图像盲检测稳健数字水印算法。该算法先对二值水印图像进行双因子混沌加密预处理;对原始载体图像进行二级Tetrolet变换,并将二层低频子带系数进行分块SVD分解;最后将加密的水印信息量化嵌入SVD最大系数中。水印检测时,无需原始载体图像和原始水印图像的参与,实现水印信息盲提取,提高数字水印系统的实用性。仿真实验结果表明,在保证水印安全性和不可感知性的基础上,该算法对常规图像处理、几何攻击等均具有较好的稳健性。     

A self-adaptive image normalization and quaternion PCA based color image watermarking algorithm

This paper proposes a novel robust digital color image watermarking algorithm which combines color image feature point extraction, shape image normalization and QPCA (quaternion principal component algorithm) based watermarking embedding (QWEMS) and extraction (QWEXS) schemes. The feature point extraction method called Mexican Hat wavelet scale interaction is used to select the points which can survive various attacks and also be used as reference points for both watermarking embedding and extraction. The normalization shape image of the local quadrangle image of which the four corners are feature points of the original image is invariant to translation, rotation, scaling and skew, by which we can obtain the relationship between the feature images of the original image and the watermarked image which has suffered with geometrical attacks. The proposed QWEMS and QWEXS schemes which denote the color pixel as a pure quaternion and the feature image as a quaternion matrix can improve the robustness and the imperceptibility of the embedding watermarking. To simplify the eigen-decomposition procedure of the quaternion matrix, we develop a calculation approach with which the eigen-values and the corresponding eigen-vectors of the quaternion matrix can be computed. A binary watermark image is embedded in the principal component coefficients of the feature image. Simulation results demonstrate that the proposed algorithm can survive a variety of geometry attacks, i.e. translation, rotation, scaling and skew, and can also resist the attacks of many signal processing procedures, for example, moderate JPEG compression, salt and pepper noise, Gaussian filtering, median filtering, and so on.     

Robust color image watermarking using invariant quaternion Legendre-Fourier moments

In this paper, a geometrically invariant color image watermarking method using Quaternion Legendre-Fourier moments (QLFMs) is presented. A highly accurate, fast and numerically stable method is proposed to compute the QLFMs in polar coordinates. The proposed watermarking method consists of three main steps. First, the Arnold scrambling algorithm is applied to a binary watermark image. Second, the QLFMs of the original host color image are computed. Third, the binary digital watermark is embedding by performing the quantization of selected QLFMs. Two different groups of attacks are considered. The first group includes geometric attacks such as rotation, scaling and translation while the second group includes the common signal processing attacks such as image compression and noise. Experiments are performed where the performance of proposed method is compared with the existing moment-based watermarking methods. The proposed method is superior over all existing quaternion moment-based watermarking in terms of visual imperceptibility capability and robustness to different attacks.     

A new SVM-based image watermarking using Gaussian-Hermite moments

Geometric attack is known as one of the most difficult attacks to resist, for it can desynchronize the location of the watermark and hence causes incorrect watermark detection. It is a challenging work to design a robust image watermarking scheme against geometric attacks. Based on the support vector machine (SVM) and Gaussian-Hermite moments (GHMs), we propose a robust image watermarking algorithm in nonsubsampled contourlet transform (NSCT) domain with good visual quality and reasonable resistance toward geometric attacks in this paper. Firstly, the NSCT is performed on original host image, and corresponding low-pass subband is selected for embedding watermark. Then, the selected low-pass subband is divided into small blocks. Finally, the digital watermark is embedded into host image by modulating adaptively the NSCT coefficients in small block. The main steps of digital watermark detecting procedure include: (1) some low-order Gaussian-Hermite moments of training image are computed, which are regarded as the effective feature vectors; (2) the appropriate kernel function is selected for training, and a SVM training model can be obtained; (3) the watermarked image is corrected with the well trained SVM model; (4) the digital watermark is extracted from the corrected watermarked image. Experimental results show that the proposed image watermarking is not only invisible and robust against common image processing operations such as filtering, noise adding, JPEG compression, etc., but also robust against the geometric attacks.     

一种新的基于伪Zernike矩的图像盲水印算法

抵抗几何攻击的鲁棒性是目前数字水印技术中的热点也是难点。提出一种新的基于伪Zernike矩的图像盲水印算法,首先计算图像归一化后的伪Zernike矩,然后选取部分合适的矩通过量化调制嵌入水印信息。水印提取时,利用伪Zernike矩的相位信息估计旋转角度进行几何校正,以提高矩的几何不变性。实验结果表明,本算法对于抗几何攻击尤其是旋转攻击具有很好的鲁棒性,同时也能抵抗常规的信号处理攻击。     

基于直方图调整的抗几何攻击图像水印

几何攻击被公认为是数字图像水印技术走上商用的瓶颈之一。本文根据图像几何变换过程中灰度值统计特征的稳定性原理,提出了一种基于直方图调整的抗几何攻击数字图像水印算法。首先根据图像灰度均值选取一个灰度区间,然后通过调整位于该灰度区间内的图像直方图来嵌入水印信息。在提取水印时无需提供原始图像,实现盲检测。实验结果表明本算法不仅具有很好的隐蔽性,而且对诸如旋转、缩放、平移、仿射变换、剪切等几何攻击和常规信号处理均具有很强的鲁棒性。     

基于第二代Bandelet变换的抗几何攻击图像水印

抗几何攻击的鲁棒图像水印设计是目前水印技术研究的难点和热点之一. 文中分析了图像的Bandelet变换特性, 提出了一种以图像特征点矢量集为特征向量的回归支持向量机(Support vector regression, SVR)和第二代 Bandelet变换的抗几何攻击图像水印算法,采取的主要方法包括: 1)在Bandelet变换提取的刻画图像局部特征的几何流系数上, 采用奇偶量化嵌入水印; 2)利用Harris-Laplace算子从归一化的含水印图像中提取具有几何形变鲁棒性的图像特征点,构造特征点矢量集 作为特征向量,应用回归支持向量机对几何变换参数进行训练学习; 3)水印检测时, 先利用SVR训练模型得到待检测图像所受几何攻击的参数并作几何校正,然后通过奇偶检测器盲提取水印.仿真实验表明,所提出的水印算 法不仅具有良好的透明性,而且对常规图像处理、一般性几何攻击和组合攻击均具有良好的鲁棒性.     

基于对象的抗几何攻击的图像水印算法*

利用几何矩的仿射变换,提出了一种基于图像中重要对象的抗几何变换的数字水印算法。该算法先提取出图像的重要对象,然后将水印嵌入重要对象中,降低了对原始图像的修改,再利用质心对称的方式嵌入水印,减小了嵌入的水印对仿射系数造成的影响,改善了原有的几何矩仿射算法的抗几何攻击效果。实验结果表明该算法使得水印信息具有良好的不可见性、稳健性、抗背景剪切、抗旋转、缩放、平移等攻击特性。     

极坐标下的空域水印算法研究

由于空间域嵌入的水印对旋转和缩放攻击相当脆弱,本文提出一种新的水印算法。将原图像和水印图像进行对数极变换,将变换后的水印图像嵌入到变换后的原图像中,然后再反变换为直角坐标系下的图像。水印嵌入到图片的位置不同,检测的水印图像发生变化。本文提出三种嵌入位置的方案,显示不同的效果。检测水印时,对几何攻击过的水水印进行几何校正,然后与原图像相减得到水印。这种水印方案能够很好地抵抗几何攻击。     

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.     

基于SVD的彩色图像盲水印算法

为了更好地保护数字产品的版权,本文提出了一种提升小波变换与奇异值分解相结合的彩色图像数字水印算法。提升小波变换运算速度快,能够对任意尺寸图像进行变换;奇异值分解具有几何不变性,并且体现图像的内蕴特性。算法充分利用提升小波变换和奇异值分解的优良特性,选择彩色图像的蓝色通道进行水印嵌入。首先对原始图像进行多级提升小波变换,然后选取中低频子带进行奇异值分解,将灰度水印图像进行Arnold置乱后分成四个部分嵌入所选子带的部分奇异值矩阵中。在水印提取时不需要原始载体图像,更加有利于实际中的应用。实验表明,该算法具有良好的透明性,而且对大部分常见攻击及几何攻击有很好的鲁棒性。     

几何变换攻击下数字水印新的同步方法

目前,大多数鲁棒图像水印所面临的最大问题就是几何攻击,而现有水印技术大都难以抵抗几何变换类攻击,如旋转、尺度变换等,由于几何攻击破坏了水印分量的同步,即使微小幅度的图像旋转或尺度变换都可能导致水印检测过程失败.提出了一种新颖的基于傅立叶变换的方法来估计图像经历的几何变换.实验证明,提出的方案对几何变换攻击的水印同步具有很高的精确度.     

抗几何攻击的空间域图像数字水印算法

当前已有的水印算法多数无法抵抗几何攻击, 而现有抗几何攻击的水印算法大多数只能抵抗一定程度内的几何攻击. 本文提出了一个新的抗几何攻击的图像数字水印算法. 该算法在水印嵌入时, 先对原始图像进行分块, 然后对各个子块图像根据量化策略重复嵌入相应的 1bit 水印信息; 在水印提取时, 先将含水印图像进行分块, 然后对从各个子块图像中提取出的水印信息根据多数原则判定相应子块图像所含的 1bit 水印信息. 该算法简单、快速, 所能嵌入的水印信息量大, 并且在提取水印时无需原始图像. 实验结果表明, 该算法能够有效地抵抗很大程度的几何攻击及其组合攻击, 对常规的图像处理攻击也具有很强的稳健性.     

一种基于混沌和独立成分分析的自适应多重数字水印算法

采用混沌和独立成分分析技术,提出了一种在小波域自适应嵌入多重数字水印的算法。首先根据一个混沌标签序列从原图像中抽取一子图像,并对其进行小波分解,然后将多个互相独立的混沌水印信号依次嵌入到子图像的中频小波系数中,并自适应确定嵌入强度。根据Newman-Pearson准则检测水印是否存在,若存在,采用独立成分分析的方法提取出水印并进一步判断是否为原始水印。水印的检测与提取过程都不需要原始图像。仿真结果表明该算法对各种常见的攻击有着良好的鲁棒性,有效地解决了数字产品的多著作权问题。     

一种小波变换域上的高鲁棒灰度水印

为了提高灰度水印抵抗滤波,加噪等常见攻击以及几何攻击的能力,提出了一种小波变换域上的高鲁棒水印方案。首先对灰度水印提出了一种新颖的数据压缩方法,并且从中提取出用于水印同步的参考比特。对于受到几何攻击的水印图像,提出了在低频子带上使用图像的主轴和边缘轮廓以获得旋转和缩放参数,从而能准确快速地恢复图像。同时在中频子带上采取了一种对参考比特进行高效匹配的办法来进一步实现水印的同步。实验表明除了一般图像处理之外,对于几何变形攻击本方案具有很好的鲁棒性。     

抗几何攻击的整数小波变换数字图像水印技术

几何攻击是图像水印算法较难抵御的攻击。而现有的抵抗几何攻击的算法虽然能抵抗一定程度的几何攻击,但大部分对常规图像处理攻击的鲁棒性不强。提出了一种对几何攻击和常规图像处理攻击的鲁棒性都很强的水印算法。算法在图像分块整数小波变换的垂直高频分量中结合一个高斯噪声模板嵌入水印信息,然后在空域中利用量化的方法分块重复嵌入相同的水印信息。提取时分别利用相关值计算和多数原则提取出两个水印,通过一个判决器输出最后的结果。实验结果表明,算法对几何攻击和常规图像处理攻击的鲁棒性都很强,并且不可感知性也满足要求。     

一种有效的数字图像水印盲检算法

提出了一种新的鲁棒性高的数字图像水印算法。通过观察得知,图像的两个相邻分块的亮度值的均差具有一定的分布规律,即大多数值落在某个下限和上限之间。由此,结合二值水印的值构造一个偏差公式,再用此公式去修改分块的值以嵌入二值水印图像。在水印提取时,计算分块的新的均差值并与所设门限进行比较,从而检测嵌入的原始水印值。实验结果表明,该算法对JPEG压缩、各种噪声和滤波等攻击具有较强的鲁棒性。该水印检测算法没有参考原始图像或原始水印图像,有效实现了原始水印的盲检测。     

Modified moment-based image watermarking method robust to cropping attack

Developing a watermarking method that is robust to cropping attack is a challenging task in image watermarking. The moment-based watermarking schemes show good robustness to common signal processing attacks and some geometric attacks but are sensitive to cropping attack. In this paper, we modify the moment-based approach to deal with cropping attack. Firstly, we find the probability density function (PDF) of the pixel value distribution from the original image. Secondly, we reshape and normalize the pdf of the pixel value distribution (PPVD) to form a two dimensional image. Then, the moment invariants are calculated from the PPVD image. Since PPVD is insensitive to cropping, the proposed method is robust to cropping attack. Besides, it also has high robustness against other common attacks. Theoretical analysis and experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

DWT域抗几何攻击水印算法研究

鲁棒水印面临的最大问题就是几何攻击.小波变换域不具有几何不变性,一个微弱不可察觉的几何攻击就能使小波域水印算法失效.提出了一种新的以特征点作为模板、有效抵抗几何攻击的图像水印算法.它包括:(1)根据小波变换空间各子带呈树形结构的特性,选择每棵小波树中纹理最强的方向子树的树根作为水印嵌入点;(2)根据嵌入点在低频对应位置的能量和该方向子树高频叶子结点的纹理信息确定一种自适应嵌入水印策略;(3)利用Harris-Laplace算子从含有水印的图像中提取出具有几何形变鲁棒性的特征点,将其作为模板;(4)水印检测时,先利用特征点模板通过线性变换恢复几何形变的图像.然后通过统计图像的相关性来验证水印的存在,无需原始图像.仿真实验表明,所提出的水印算法不仅具有很好的透明性,而且对常见的图像处理和几何变换具有很好的鲁棒性.