数字图像多功能水印综述

数字图像多功能水印技术通过将多种类型的水印嵌入到同一图像,以实现2种及以上的图像保护功能(版权保护、内容认证、篡改恢复等).当前,数字图像多功能水印算法仍面临着性能和应用场景等方面的挑战.为促进图像多功能水印的进一步发展,首先系统地梳理了数字图像水印技术,包括其系统特性、常见分类、关键技术与成果,以及其可实现的功能与应用场景;在此基础上,对近10年来不同类别的多功能水印嵌入模型(融合水印嵌入、零水印嵌入、水印串行嵌入、水印并行嵌入)的相关工作进行归纳与分析;最后,总结了当前数字图像多功能水印技术的不足,展望了后续研究与发展趋势.综合分析发现,多水印的嵌入难免对水印综合性能造成损失,且多功能水印在真实应用场景中的效果仍待改善.人工智能等新技术在数字图像多功能水印中的应用有望提升算法性能.

面向渐进传输的图像多功能水印算法

多功能水印同时实现了用于版权保护的鲁棒水印和用于内容认证的半脆弱水印。它分为多段水印嵌入与单段水印嵌入,后者在不可见性上优于前者,但技术上更具挑战性。提出了一种面向图像渐进传输的单段水印嵌入的多功能水印算法,它将图像的特征子图作为水印信息,依据宿主图像局部区域的纹理强度和高亮强度,动态调整水印嵌入的强度,将水印嵌入至DCT(Discrete Cosine Transform)变换域的中低频系数,从而能在图像渐进传输的过程中快速判断版权归属和定位恶意篡改,具备自验证特性。实验表明:我们的方法在实现了版权保护的同时,也实现了篡改定位。

利用DCT与LWT域的多功能水印研究

该文提出了一种基于多变换域的多功能水印算法。首先通过量化DCT系数嵌入鲁棒水印以保护版权,然后在提升小波域的最低有效位嵌入脆弱水印以检测篡改。仿真实验结果表明,算法具有良好的不可见性。对于加噪、滤波、JPEG压缩等常规攻击,剪切、缩放等几何攻击有较强的抗攻击能力,并能较好地检测出对图像的细微篡改。

一种基于混沌系统的多功能彩色图像数字水印算法

目前,在某一数字产品中仅仅嵌入一种水印已经不能满足人们的要求,在很多情况下,人们需要的是多重水印或多功能水印。本文基于混沌动力系统良好的随机性和初值敏感性,提出了一种空域和DCT域相结合的针对彩色图像的多功能数字水印算法,该算法在彩色图像的蓝色分量中基于混沌随机密钥和LSB技术重复分块嵌入了一幅半脆弱水印,以实现完整性认证及篡改检测,同时分别在红色分量DCT直流系数(DC)中和绿色分量DCT中频系数中各由混沌密钥控制随机嵌入一幅鲁棒水印,这些水印完成版权认证、附加信息检测等。实验结果表明,该算法较好地实现了多功能水印技术。

基于子块区域分割和自嵌入技术的全盲多功能图像水印算法

利用子块区域分割思想和自嵌入技术提出了一种只利用攻击图像就能进行版权鉴别和内容认证的全盲多功能图像水印算法。将原始图像分割成不重叠的子块,对每个子块进行离散余弦变换,将每个子块离散余弦变换矩阵分成为区域1和区域2两部分,然后对区域1进行奇异值分解,通过判断奇异值均值的最高位数字奇偶性产生特征水印,然后通过调整区域2的2个离散余弦变换交流系数大小自嵌入特征水印,最后对每个子块进行逆离散余弦变换得到含水印图像。算法通过结合将区域1产生的特征水印自嵌入区域2和在区域2盲提取认证水印实现全盲检测和多功能。实验结果表明,算法既能实现版权保护又能实现内容认证,而且还具有区分恶意篡改和无意篡改的能力。

基于小波变换及亮度分量的多功能数字水印算法

研究改进彩色图像多功能水印构造算法。针对传统多功能水印算法构造出的健壮水印与脆弱水印容易相互影响,且多功能水印大多为无意义水印的现状,提出了一种新的有意义的彩色图像多功能水印算法。将彩色图像的Y分量图像分块,选取与分块个数具有相同像素点数的二值图像作为水印信息,将每个像素点的值重复嵌入到彩色图像Y分量对应各分块经小波变换后的四个子带中。通过正确提取LL子带中的水印信息实现版权证明功能,通过比较原二值水印图像与从四个子带中分别提取出的水印图像,实现图像内容完整性证明。实验结果证明,该多功能水印对噪声、JPEG压缩、滤波具有良好的稳健性;具有较高的图像篡改检测率,准确的篡改定位能力,且水印提取为盲提取。

用于版权保护与内容认证的多功能音频水印算法

针对现有的多功能音频水印算法恢复篡改区域的能力较弱问题,提出了一种多功能双音频水印算法.首先对原始音频信号分帧,结合Mel频谱倒谱系数计算每帧的相似帧,并将其作为鲁棒水印嵌入经过Torus映射的帧的低频小波系数的绝对平均值中;然后将高频小波系数的平均值作为初始值,利用Logistic序列生成认证水印信息,并通过单个量化高频系数的方法将其嵌入到音频信号中.仿真结果表明:所提出的算法具备很强的抗攻击性;脆弱水印对篡改敏感,而且篡改定位精确.

多功能彩色图像数字水印方案

利用层间小波系数的关系,并结合新颖的样本选取方法提出了一种多功能彩色图像数字水印嵌入方法,使鲁棒数字水印和易碎数字水印共存于同一图像中.数字水印信号为利用混沌序列生成的二值图像,数字水印嵌入的颜色通道和位置由密钥决定,具有非常好的安全性;数字水印的提取和图像认证不需要原始图像.实验表明,该方法嵌入的数字水印保证了数字水印的不可见性以及相关数字水印的稳健性和易碎性.

基于RS纠错码和奇异值分解的多功能数字水印技术

对基于RS纠错码和奇异值分解的多功能数字水印算法进行了研究。算法分为两个部分,版权保护算法和用户跟踪算法。多功能水印的版权保护算法利用RS纠错编码的特性,针对客户端与认证中心分别设计了水印提取算法,保证了两者不同的鲁棒性能要求。该算法在嵌入水印时,并不区分提取时的两种场景,使嵌入与提取时形成非对称,增强了保密性也简化了计算复杂度。多功能水印的用户跟踪算法采用奇异值量化和分组嵌入算法添加水印来实现高强度鲁棒性。实验结果表明:多功能水印嵌入后的图像PSNR值为47.96 dB,版权保护水印利用RS纠错码前后鲁棒性曲线明显不同,用户跟踪水印在受一般攻击的情况下仍能100%提取。

基于SVD和SAE的医学图像多功能零水印算法

针对医学图像的版权保护和篡改定位问题,提出了一种多功能零水印算法。获取构造零顽健水印和半脆弱水印的信息矩阵,并分别与原始顽健和半脆弱水印进行异或运算,构造零顽健和零半脆弱水印图像。实验结果证明,提取的水印效果较好,算法能很好地抵抗常见攻击,特别是抵抗强度较大的攻击的效果较好。

结合混沌与提升小波的多功能图像水印系统

基于混沌系统和提升小波变换提出了一种新的图像多功能数字水印系统。首先,对图像整体进行3级提升小波变换,将实现版权保护功能的不可见水印经广义Arnold映射置乱后嵌入图像小波低频系数,嵌入算法采用一种新的双参数量化算法,并能进行盲提取。然后,在图像空域嵌入实现版权通知功能的可见水印,嵌入算法采用加权融合方式,嵌入权重系数由三维混沌系统序列确定。实验结果表明,可见水印能被合法者完全消除,但很难被非法者消除;不可见水印对图像的质量影响很小,并对常规图像处理操作具有良好的鲁棒性。

基于混沌的DWT域多功能图像数字水印算法

提出了一种基于混沌的DWT域多功能图像数字水印算法。原始水印分为鲁棒水印和半脆弱水印,分别用于版权保护和图像认证。根据不同的应用,鲁棒水印又分为容量小但鲁棒性要求相对高和容量大但鲁棒性要求相对低的两种,它们和半脆弱水印分别嵌入DWT域的不同部分。并利用广义猫映射置乱鲁棒水印和Logistic混沌系统生成半脆弱水印以提高安全性。实验表明,嵌入水印后的图像视觉质量好,其中鲁棒水印能抵抗各种常规图像处理,半脆弱水印能准确地检测并定位内容篡改。

多功能音频水印算法综述

多功能音频水印算法在数字媒体的版权保护与内容认证中发挥着重要作用。本文首先介绍了多功能音频水印的嵌入算法框图;然后对多功能音频水印的嵌入算法进行了详细地阐述并分析了不同算法的优缺点;最后探讨了多功能音频水印领域进一步研究的方向与存在问题,这些问题的解决将对数字媒体的版权保护与内容认证提供理论和技术支持。

基于DWT和SUDOKU的多功能数字图像水印算法

传统的水印算法一般都是单功能的,在实用中很难满足,为了实现对数字图像的双重保护,提出了一种基于DWT和数独SUDOKU的多功能鲁棒-脆弱数字图像水印算法。首先,通过修改图像子块的小波域系数的值,将鲁棒水印嵌入到数字图像中以实现数字图像的版权保护功能。然后,基于数独模型,将脆弱水印信息嵌入到图像空域中以实现数字图像的篡改定位功能。仿真实验结果表明,该多功能数字图像水印算法把鲁棒水印和脆弱水印有效的统一起来,嵌入两种水印后的数字图像具有良好的不可见性,提取的鲁棒水印具有较强的抗攻击能力,而脆弱水印则能准确定位出篡改位置。

用于CMOS图像传感器芯片的多功能盲水印算法

提出了一种在小波域中同时嵌入鲁棒水印和脆弱水印的算法。根据相邻小波系数间的关系在JPEG压缩后大多不发生变化的事实,首先对原始载体图像进行一级小波分解,然后将鲁棒水印嵌入到小波的低频系数LL中,脆弱水印嵌入到小波的高频子带HL中,水印提取和图像认证均不需要原始图像参与,很好实现了水印的盲检测。实验结果表明:本文算法对常见的非恶意攻击提取的鲁棒水印和半脆弱水印的归一化相关系数(NC)值几乎都在0.8以上;对恶意的图像操作可以精确检测和定位;算法嵌入容量大,抗JPEG压缩性能高和计算简单,可以集成于CMOS图像传感器芯片中。

基于SVD和DCNN的彩色图像多功能零水印算法

为了对彩色图像进行版权保护和篡改定位,提出一种基于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)和深度卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCNN)的彩色图像多功能零水印算法。将原始RGB彩色图像转换成YCb Cr彩色图像,对原始图像的Y、Cb、Cr通道离散小波变换得到的系数矩阵进行奇异值分解,得到DCNN的输入矩阵,从DCNN输出层的输入矩阵中获取原始图像信息矩阵,生成零鲁棒水印图像。从Y通道小波变换得到的低频子带系数矩阵中获取原始图像信息矩阵,生成零半脆弱水印图像。试验结果证明,提出的算法不但有效,而且对强度较大的常见攻击有较好的抵抗能力。

Blind multiple watermarking algorithm for audio

To make digital watermarking accomplish several goals, a new method for simultaneously embedding multiple watermarks into the same audio signal is proposed. First, the original audio signal is segmented into frames of appointed lengths and all the element watermarks are encoded to achieve a mixed watermark. Then, the binary bits in the mixed watermark are embedded into the audio frames with the echo hiding technique. The watermark extraction can be performed without an original audio signal. Furthermore, in order to enhance the extraction accuracy and the robustness of the proposed algorithm against common signal manipulations, the autocorrelafion of the power cepstrum is utilized to estimate the echo delays in the watermarked audio frames to extract the mixed watermark and the corresponding decoding method is applied to achieve the element watermarks. Computer simulation results indicate that the proposed scheme has great robustness against common signal manipulations of Mp3 compressing, re-sampling, re-quantizing, low-pass filtering and white noise addition.