基于差值域直方图平移的密文可逆水印算法

为了满足密文域水印可逆嵌入的需要,利用一种直方图平移与同态加密相结合的技术,提出了一种新颖的差值域直方图平移密文图像可逆水印算法.该算法可以在没有原始图像信息的情况下直接对密文域图像嵌入水印,即实现原始图像—加密—水印嵌入的过程,从而简化了传统算法中原始图像—加密—解密—水印嵌入—加密的冗余过程.仿真实验表明,该算法可以在图像失真度很低的情况下,有效提高嵌入容量,而且水印完全提取,图像无失真恢复.实验效果明显好于其他算法.     

基于Arnold置换的交换加密水印算法

针对载体图像内容安全与数字水印版权保护,结合Arnold置换与直方图平移可逆水印算法,提出基于Arnold置换的交换加密水印算法.算法利用置换后图像直方图不变的特性,将在密文中嵌入水印的操作映射到明文中,实现了加密与水印操作先后顺序的交换.在提取水印时,可直接从含水印的密文中提取水印,也可解密后再提取水印.实验结果表明,该算法加密操作与水印嵌入操作间的先后顺序不影响含水印密文的生成,解密操作与水印提取操作的先后顺序不影响水印提取与图像恢复,且直接解密得到的含水印明文图像质量较高,水印的不可见性好,算法有较高的效率.     

一种基于差值直方图平移的多层可逆水印算法

提出一种基于差值直方图平移的多层可逆水印算法。首先划分图像块,每个图像块内产生两个差值;然后建立所有差值的直方图,使得产生的直方图陡峭,峰值点出现频率较大;最后利用矩阵编码的思想在每个图像块内至多修改一个像素的值,达到同时嵌入水印和平移直方图的目的。实验表明,该算法不仅可以实现可逆水印,而且水印不可见性较好,嵌入水印后图像的PSNR高于52.90 db,嵌入容量较高,算法复杂度较低。     

基于直方图平移的多遍与多比特嵌入性能比较

为了提高基于直方图平移可逆数字水印算法的一遍嵌入容量,有些研究者提出了基于多比特嵌入策略的可逆水印算法,但这些算法未与已存在的单比特多遍嵌入算法进行性能比较。分析了影响基于直方图平移可逆水印算法图像质量的原因,并对多遍单比特和一遍多比特嵌入可逆水印算法的性能进行了理论比较,指出在嵌入容量相同的条件下,多遍单比特嵌入的图像质量明显优于一遍多比特嵌入算法。对大量的标准测试图像进行仿真实验,证明了理论分析的正确性, 为设计基于直方图平移的可逆水印算法提供了参考依据。     

一种基于仿生元胞自动机的图像加密算法

针对一维元胞自动机加密密钥空间小、扩散速度慢、安全性不高,以及有些二维元胞自动机需额外增加规则存储空间,加密后效果不理想等问题,提出一种基于仿生元胞自动机的图像加密算法。该算法首先将明文图像像素值转换为二进制矩阵,再将二进制矩阵分成大小相同的2部分作为仿生元胞自动机的2个初始状态,然后选取一个仿生元胞自动机规则作为密钥,利用仿生元胞自动机的演化进行加密。实验结果表明,本文提出的图像加密方案具有较大的密钥空间,对明文和密钥敏感,可以更好地保障加密图像的安全。     

基于同态加密系统的图像鲁棒可逆水印算法

同态加密技术可用于保护数据隐私并允许对密文数据进行算术操作,在云计算安全上有着很好的应用前景.针对云计算中的隐私保护和数据安全等问题,本文提出了一种基于同态加密系统的图像鲁棒可逆水印算法,主要思想为：1）对原始图像进行分块和利用Paillier加密系统进行加密得到密文图像;2）在加密域中,通过模乘法逆元MMI （Modular Multiple Inverse）方法和查询相应的密文映射表得到每个密文分块的统计量,然后利用同态特性对统计量进行直方图平移来嵌入水印信息;3）在接收方,可从含水印的密文图像的统计量直方图中完整提取水印,并可通过对统计量进行与嵌入过程相反的直方图平移操作来恢复原始密文图像;4）含水印的密文图像在直接解密后可从其统计量直方图中完整提取水印信息和恢复原始图像;5）解密后的含水印图像在受到一定程度的攻击后（如JPEG/JPEG2000压缩和叠加高斯噪声等）,水印仍能正确提取.该算法实现了在不对原始图像进行预处理的情况下可直接在加密后的密文图像中嵌入水印,并可分别在加密域或明文域提取水印和恢复原始密文图像或原始明文图像,而且嵌入的水印对常见的图像处理操作具有一定的鲁棒性.实验仿真结果验证了本文算法的有效性.     

混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法研究

为了使加密系统拥有图像认证功能,能够防止图像在存储与传输过程中被各种攻击肆意篡改,并提高其加解密速度以及安全性,使可逆线性元胞自动机具备记忆贮存功能,提出一种可逆线性记忆元胞自动机。采用混沌映射与可逆线性记忆元胞自动机相融合的图像认证加密算法来增强加密系统的性能,采用的是图像块加密算法,而非传统的密码流。首先采用二维分段线性混沌映射对初始明文图像进行置乱,改变像素位置;然后对置乱图像进行分块,并利用Logistic映射和可逆线性记忆元胞自动机对每一块进行扩散加密处理,改变其像素值,随后将这些加密后的分块密文组合起来形成密文图像;将HASH方程引入到本文算法中,使其拥有图像认证功能。借助MATLAB仿真软件来验证本文算法,结果表明:所提出的图像认证加密新算法具有优异的加密性能,扩散机制高度安全,计算效率高,其密钥空间足够大,抗攻击能力大幅度提升。     

基于2维元胞自动机的图像置乱和水印技术

为了对图像进行鲁棒的加密,在对一些规则号的2维元胞自动机进行混沌性质简单分析的基础上,计算了2维元胞自动机的分形维数,并将其运用到图像的加密和图像水印技术中。攻击实验证明了元胞自动机的混沌性质在图像加密和水印技术上的应用有较好的鲁棒性。     

基于LASSO的可逆图像水印算法

对于采用差值扩展-直方图平移的可逆水印算法,提高预测的准确度有利于减小预测误差,从而在同等嵌入失真时获得更大的嵌入容量。为了进一步提高图像像素预测的准确度,构造了一种基于LASSO （Least Absolute Shrinkage And Selection Operator）的局部预测算法。具体而言,根据图像存在边缘、纹理方向的特点,将图像像素预测问题表征为基于LASSO的优化问题;然后通过优化求解得到预测系数,进而得到预测误差;随后利用预测误差,结合差值扩展-直方图平移嵌入技术设计可逆图像水印算法。实验仿真结果表明,与当前预测性能较好的、基于最小二乘局部预测的可逆图像水印算法相比,所提算法在嵌入相同的数据时拥有更高的峰值信噪比（PSNR）。     

基于直方图平移可逆水印的性能估计

多层直方图平移可逆水印算法可以获得较高的嵌入容量。由于多层嵌入复杂度较高,在实际实施多层嵌入前,一般不可预知算法是否满足用户要求的嵌入容量和水印图像质量。提出一种快速性能估计方法,该方法无需实际嵌入操作,仅根据直方图信息就可以准确估计多层嵌入后水印容量及相应的水印图像质量。实验结果表明：该方法速度快、估计精度高,为实际使用直方图平移可逆水印算法提供了一种快速、有效的判决依据。     

基于多特征和混沌加密的零水印算法

针对传统数字图像水印版权保护中存在的鲁棒性差和安全性低的问题,为提升不同图像零水印的可区分性,提出了一种基于多特征和混沌加密的零水印算法.首先根据整体与局部的角度提取图像的5维特征:均值特征、方差特征、偏态特征、峰度特征和HOG特征;然后利用新提出的基于混沌映射的块置乱方法加密水印图像;最后基于提取的多特征与置乱后水印,构造零水印信息.在版权认证过程中,首先提取多特征,再结合零水印信息,得到加密后水印;最后对其进行解密;即可实现版权认证.实验结果表明,所提出的方法效率高、安全性高、抗攻击能力强.基于多特征和混沌加密零水印算法综合了数字图像的多方面性质作为特征,稳定性高,提高了算法鲁棒性;同时采用新提出的基于混沌映射的块置乱方法提高了水印图像安全性,有效地解决了图像水印鲁棒性差和安全性低的问题.     

Hybrid watermarking of medical images for ROI authentication and recovery

Medical image data require strict security, confidentiality and integrity. To achieve these stringent requirements, we propose a hybrid watermarking method which embeds a robust watermark in the region of non-interest (RONI) for achieving security and confidentiality, while integrity control is achieved by inserting a fragile watermark into the region of the interest (ROI). First the information to be modified in ROI is separated and is inserted into RONI, which later is used in recovery of the original ROI. Secondly, to avoid the underflow and overflow, a location map is generated for embedding the watermark block-wise by leaving the suspected blocks. This avoids the preprocessing step of histogram modification. The image visual quality, as well as tamper localization, is evaluated. We use weighted peak signal to noise ratio for measuring image quality of watermarked images. Experimental results show that the proposed method outperforms the existing hybrid watermarking techniques.     

Four-scanning attack on hierarchical digital watermarking method for image tamper detection and recovery

In a recent paper presented by Lin et al., a block-based hierarchical watermarking algorithm for digital images is proposed. It adopts parity check and the intensity-relation check to conduct the experiment of image tamper detection. Their experimental results indicate that the precision of tamper detection and localization is 99.6% and 100% after level-2 and level-3 inspections, respectively. The proposed attacks demonstrate that this watermarking algorithm is fundamentally flawed in that the attacker can tamper a watermarked image easily without being detected. In this paper, a four-scanning attack aimed to Lin et al.'s watermarking method is presented to create tampered images. Furthermore, in case they use encryption to protect their 3-tuple-watermark, we proposed a blind attack to tamper watermarked images without being detected. Experimental results are given to support and enhance our conclusions, and demonstrate that our attacks are successful in tampering watermarked images.     

Reversible watermarking method based on asymmetric-histogram shifting of prediction errors

This paper tries to provide a new perspective for the research of reversible watermarking based on histogram shifting of prediction errors. Instead of obtaining one prediction error for the current pixel, we calculate multiple prediction errors by designing a multi-prediction scheme. An asymmetric error histogram is then constructed by selecting the suitable one from these errors. Compared with traditional symmetric histogram, the asymmetric error histogram reduces the amount of shifted pixels, thus improving the watermarked image quality. Moreover, a complementary embedding strategy is proposed by combining the maximum and minimum error histograms. As the two error histograms shift in the opposite directions during the embedding, some watermarked pixels will be restored to their original values, thus the image quality is further improved. Experimental findings also show that the proposed method re-creates watermarked images of higher quality that carry larger embedding capacity compared to conventional symmetric histogram methods, such as Tsai et al.’s and Luo et al.’s works.     

基于整数小波变换和SVD的视频水印算法

提出了一种以二值图像为水印的混合整数小波变换和奇异值分解的视频水印盲提取算法。对水印图像进行混沌加密和Arnold置乱处理,选择计算复杂度低的直方图算法将视频分割为若干场景;借助密钥随机选取某些场景的亮度分量进行l级整数小波变换,再对低频子带进行分块的奇异值分解;采用量化的方法,将预处理后的水印图像嵌入奇异值分解后的最大奇异值中。在嵌入了水印的视频场景中提取所有的水印版本之后,利用对提取的所有水印信号版本进行统计求和的方法得到最终提取的水印图像。实验表明,提出的算法具有较好的透明性,对常见的处理具有较好的鲁棒性。     

Reversible watermarking method based on adaptive thresholding and companding technique

Embedding and extraction of secret information as well as the restoration of the original un-watermarked image are highly desirable in sensitive applications such as military, medical, and law enforcement imaging. This paper presents a novel reversible watermarking approach for digital images using integer-to-integer wavelet transform, companding technique, and adaptive thresholding, enabling it to embed and recover the secret information as well as restore the image to its pristine state. The proposed method takes advantage of block-based watermarking and iterative optimization of threshold for companding which avoids histogram pre- and postprocessing. Consequently, it reduces the associated overhead usually required in most of the reversible watermarking techniques. As a result, it generates less distortion between the watermarked and the original image. Experimental results on regular as well as medical images show that the proposed method outperforms the existing reversible watermarking approaches reported in the literature.     

基于奇异值分解的同态可交换脆弱零水印研究

现有的水印和加密方案大多难以确保水印和加密过程的交换性以及受保护图像的视觉质量,这些方案的水印嵌入和加密过程固定且对受保护图像的内容进行了或多或少的修改,很少有方案在不影响受保护图像内容质量的前提下完成水印和加密过程的交换.因此,提出了一种基于奇异值分解的同态可交换脆弱零水印方案.在发送端,内容所有者采取同态加密对原始...     

结合汉明码和图像矫正的彩色图像盲水印

目的 随着互联网技术的飞速发展,彩色数字图像带来极大便利的同时,也产生了一些篡改、剽窃等侵权行为;同时,几何处理对含水印载体的破坏使水印盲检测的难度增加,因此,本文提出一种基于汉明码和图像矫正的彩色图像盲水印方法,旨在解决当前图像版权保护的难点问题。方法 嵌入水印时,使用仿射变换加密彩色水印,并将已加密的信息编为汉明码,然后利用特征值分解计算出像素块的全部特征值,并通过对特征值绝对值的和进行量化来完成水印的嵌入;提取水印时,利用图像的几何属性对多种几何攻击后的图像进行判断、矫正,并借助量化技术提取水印。结果 基于彩色图像标准数据库,将本文方法与7种相关方法进行了对比实验：在不可见性方面,与LU分解的水印方法相比,本文算法峰值信噪比（peak signal-to-noise ratio,PSNR）提高了4 dB;在常规攻击鲁棒性方面,与Schur分解的最新方法相比,本文算法平均归一化互相关（normalized cross-correlation,NC）的值稍有提高;在几何攻击鲁棒性方面,本文算法NC值具有一定的优势;同时,本文算法的水印容量达到了0.25 bit/像素,密钥空间达到了2⁴³²,运行时间仅需3 s左右。结论 所提方法不仅具有较好的水印不可见性和较强的鲁棒性,而且具有较大的水印容量、较高的安全性和实时性。