用于盗版追踪的格雷码加密域可逆水印研究

目的现有水印算法大多是基于明文域的,很容易被入侵、窃取。为了保护用户隐私、提高安全性,本文提出了一种用于盗版追踪的基于格雷码加密域的可逆水印方法,该方法支持对密文直接操作。方法首先提出了基于格雷码的同态加密系统(HESGC),并以此加密载体图像;然后依据整数小波变换(IWT)和人类视觉系统(HVS)特性,将图像分区并合理分类;再依据新提出的算法完成嵌入、可逆恢复及提取工作;最后利用首次提出的水印追踪联合策略(JWT)来进行盗版追踪。结果为了验证本文方法,选取USC-SIPI图像库中的6幅经典图像作为标准测试图像,与其他可逆水印算法相比,本文方法具有更高的PSNR值,PSNR高达50 d B,而且SSIM值均为1,实现了可逆功能;本文新提出的HESGC将使原始载体图像膨胀为原来的8倍,故容量较大。理论上,本文最大容量为3. 75 bit/像素,目前大多可逆水印算法的最大容量不足1 bit/像素;本文方法不仅实现了盗版追踪功能,而且能够抵抗一些常见的攻击,如随机噪声、中值滤波、图像平滑和JPEG编码、LZW编码和卷积模糊等。通过比较原始追踪证明与攻击后图像的追踪证明可知,相似度在1左右的即为盗版,其他非盗版的相似度都远远低于1,大部分在0. 6左右。结论本文提出了一种基于密文域的可逆水印方案,首次提出了HESGC和JWT,实现了密文域可逆水印技术和盗版追踪功能。该方案直接采用灰度图像作为水印图像,解除了以往以二值图像作为水印图像,或者将灰度图像二值化后作为水印图像的限制,而且采用基于级联混沌技术提高了灰度水印图像的安全性。此外,本文成功消除了图像分区分类中纹理/平滑区域中的平滑/纹理孤岛,使分类结果更加准确、合理。实验结果表明,本方案不仅能够抵抗一些常见攻击,而且容量大、安全性高,很好地保护了用户隐私。本文实现了密文域可逆水印技术,适用于隐私保护要求高的医学、军事等领域。