1 辽宁工程技术大学软件学院,辽宁 葫芦岛 125105
2 燕山大学信息科学与工程学院,河北 秦皇岛 066004
3 河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室,河北 秦皇岛 066004
针对医学图像中嵌入水印信息造成的鲁棒性与透明性的不平衡问题,提出了一种面向医学图像的篡改检测双重水印算法。首先,采用Sine-Cubic混沌映射加密算法将Sine映射与Cubic映射进行线性耦合,利用得到的混沌序列对版权图像进行加密。其次,对载体图像进行小波变换,并对低频子带进行安全区域划分,根据安全区域内子块熵值将医学图像划分为感兴趣区域(ROI)和非感兴趣区域(NROI)。同时,通过提取ROI的稳定特征与加密的版权构造鲁棒的零水印。最后,将零水印嵌入医学图像NROI子块Schur分解的上三角矩阵最大系数中,同时记录嵌入水印后的最大系数用于篡改检测。实验结果表明:所提水印算法具有不可感知性、鲁棒性和安全性,同时可以准确地定位被篡改的含水印区域;与其他水印算法相比,所提双重水印算法在鲁棒性和算法效率上均有很大的提升。
医用光学 双重水印 鲁棒性 Sine-Cubic混沌映射 医学图像水印 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0617001
1 北部湾大学 电子与信息工程学院,广西 钦州 535011
2 钦州市电子产品检测重点实验室,广西 钦州 535011
3 江西理工大学 信息工程学院,江西 赣州 341000
为了兼顾水印算法的透明性与抗几何变换能力,引入光学加密方法,提出了基于相位截断菲涅耳变换与全变分分解的鲁棒水印算法。引入Logistic映射,通过对其迭代来获取混沌序列,以构建一个随机 掩码;基于Fresnel变换,联合随机掩码,对水印信息完成光学加密;再利用相位截断机制,得到2个私钥。借助全变分分解方法来处理宿主图像,获取卡通与纹理部分;引入离散小波变换(DWT),分别对加密水印与纹 理部分实施分解,输出各自对应的子带信息;并将这些子带信息进行融合,通过可逆DWT方法,获取嵌入水印后的纹理信息;通过组合水印纹理部分与初始的卡通部分,形成水印图像。设计水印检测机制,在水印图像 中检索出编码水印,借助2个私钥来复原水印。测试数据显示:所提算法兼顾了理想的水印透明性与鲁棒性,在多种几何变换下,所复原的水印失真较小,对应的相关系数维持在0.9以上。
图像水印 Fresnel变换 全变分分解 相位截断 纹理部分 image watermarking Fresnel transform total variational decomposition phase truncation texture part 太赫兹科学与电子信息学报
2020, 18(2): 284
河南理工大学计算机科学与技术学院, 河南 焦作 454000
基于空间域的最低有效位(Least significant bit, LSB)图像水印和量子图像表示(Novel enhanced quantum representation, NEQR) 模型,提出了一种新的更加安全的量子图像水印算法。 通过对载体图像进行分块,使水印图像能较均匀地嵌入载体图像的每个区域中,因此算法具有良好的 抗剪切性;在水印嵌入之前通过密钥对水印图像进行置乱,因此算法有很好的安全性;通过一个量子 比特比较器确定水印嵌入在载体图像空间域中的具体位置,因此算法体现出较好的稳健性。所提算法 采用单一运算方法,具有相对较低的复杂度和更高的峰值信噪比(Peak signal-to-noise ratio, PSNR)。针对具体的嵌入和提取电路图设计了实验仿真,验证了算法的可行性。实验结果表明所提算法有较高的PSNR。
图像处理 量子图像水印 量子比特比较器 峰值信噪比 量子密钥 image processing quantum image watermarking quantum bit comparator peak signal-to-noise ratio quantum key
1 平顶山工业职业技术学院 计算机与软件工程学院, 河南 平顶山 467001
2 河南理工大学 计算机学院, 河南 焦作 454000
设计了基于可逆Walsh-Hadamard变换与预测误差扩展的图像水印算法。将载体图像分割为4×4的非重叠子块, 引入Walsh-Hadamard变换, 对每个子块进行处理, 得到其域Hadamard, 提取其直流分量与交流分量系数;基于Adaline神经网络, 确定一个准确的预测系数, 构建线性预测函数, 计算每个交流系数的误差;对交流系数误差完成二进制表示, 根据水印信息对误差进行扩展;考虑像素的溢出或下溢问题, 从所有子块中指定一个平滑扩展块, 通过设计水印嵌入方法, 将水印信息嵌入到扩展块中, 再借助Walsh-Hadamard逆变换, 输出水印图像;构建水印提取机制, 从水印图像中提取初始水印信息。实验结果显示: 与当前水印图像相比, 所提算法具有更高的不可感知性与更低的失真度。
图像水印 Walsh-Hadamard变换 预测误差扩展 预测系数 Adaline神经网络 平滑扩展块 image watermarking Walsh-Hadamard transform prediction error expansion prediction coefficient adaline neural network smooth expansion block
1 郑州航空工业管理学院, 河南 郑州 450000
2 河南省航空经济发展协同创新中心, 河南 郑州 450000
3 华北水利水电大学, 河南 郑州 450000
提出了多元频域变换与几何校正机制的彩色图像水印算法。对重力模型进行改进, 实现水印信息的加密, 利用四元变换处理处理载体图像的最大中心区域, 获取其相位与幅度信息;设计水印嵌入机制, 将水印信息植入到四元变换的幅度中, 借助逆变换, 输出水印图像;引入四元小波变换处理水印图像的训练样本, 获取其四元小波变换系数训练支持向量机, 完成水印图像实现准确的几何校正;利用四元变换, 建立水印提取机制, 复原水印图像。测试数据表明: 与当前图像水印方案相比, 所提算法能够准确校正几何失真图像, 具备更高的鲁棒性与抗盲检测能力。
图像水印 四元Fourier变换 SVM模型 最大中心区域 几何校正 四元小波变换 水印提取 image watermarking quaternion Fourier transform support vector machine model maximum central region geometric correction quaternion wavelet transform watermark extraction
陕西理工大学 数学与计算机科学学院, 陕西 汉中 723000
利用人眼对比敏感度视觉特性和图像的纹理特征,提出了一种彩色图像的水印算法。算法首先依据图像的纹理特征,将图像进行分割;再将水印嵌入到图像纹理复杂的部分,并利用人眼对比敏感阈值控制水印的嵌入量,从而实现水印的嵌入;最后利用逆过程实现水印的提取。同时对3幅不同复杂纹理的图像进行仿真实验,并对3幅含水印图进行5种方式的攻击测试,且与近些年国内外报道的8种水印算法进行对比分析。结果表明,在中间剪切1/4区域、质量因子为20%的压缩和旋转90°较强的攻击下,提取水印的NC值和含水印图的SSIM值均仍能达到0.8以上,且比8种水印算法具有更好的鲁棒性。综合结果表明,在水印嵌入过程中,提出的算法能够有效解决水印容量与视觉透明性、鲁棒性之间的平衡,是一种行之有效的图像水印算法。
图像水印 视觉特性 纹理特征 峰值信噪比 image watermark visual characteristics texture features peak signal to noise ratio
陕西理工大学 物理与电信工程学院, 陕西 汉中 723000
利用小波变换频谱特性和图像奇异值分解特征, 提出了一种结合人眼对比感知特性的图像水印算法。并通过结合人眼视觉特性, 将置乱的水印以一定的强度嵌入到图像的奇异值矩阵中, 采用其逆过程提取水印, 通过仿真进行了验证。对其实施了压缩、剪切、高斯噪声和中值滤波攻击测试, 与前人提出的8种水印算法的抗攻击性能进行对比分析。结果表明, 在质量因子为20%的较强压缩攻击下, 提取水印的NC值仍能达到0.8359, 含水印图的PSNR和SSIM达到25.0908dB和0.8451, 且比8种水印算法具有更好的鲁棒性。综合表明, 提出的算法有效地解决了水印嵌入过程中鲁棒性、视觉透明性与水印嵌入量之间的平衡问题。
图像水印 离散小波变换 奇异值分解 峰值信噪比 image watermark discrete wavelet transform singular value decomposition peak signal to noise ratio
江西理工大学 信息工程学院,江西 赣州 341000
为了提高数字图像水印的鲁棒性,提出一种离散余弦变换和汉明码相结合的数字图像水印算法。该算法首先用Arnold 变换和汉明码对二值水印图像进行置乱加密和编码;然后对载体图像进行8×8 分块,且对每个子块分别进行二维离散余弦变换;最后再将加密和编码后的水印嵌入到二维离散余弦变换的中频系数中,嵌入强度根据载体图像的特性自适应的确定。实验结果表明,水印表现出良好的安全性和不可感知性,不仅能够有效的抵御噪声、重采样、滤波、压缩、旋转和剪切等单一水印攻击,对多种单一水印攻击组合而成的联合水印攻击也具有较好的鲁棒性,实现了水印的自适应嵌入和盲提取。
数字图像水印 Arnold 变换 汉明码 离散余弦变换 自适应 digital image watermarking Arnold transform Hamming code discrete cosine transform adaptive
1 福建师范大学数学与计算机科学学院, 福建 福州 350007
2 福建师范大学网络安全与密码技术重点实验室, 福建 福州 350007
利用最低有效位的思想,提出了一个量子图像水印方案。在该方案中,嵌入 者通过置换载体图像灰度 值的某一个比特把水印图像嵌入到量子载体图像的某些像素中,这些像素由一个私钥决定。只有拥有这个私 钥的版权者才可以在不知道初始载体图像的前提下提取出水印信息。分别设计了嵌入和提取算法的量子电路 图,并给出了该水印算法的计算机仿真。通过比较嵌入载体图像和初始载体图像之间的峰值信噪比,说明 提出的水印方案实现了不可见性。实验结果也表明,提出的水印方案具有良好的可伸缩性。
量子光学 量子图像水印 最低有效位 峰值信噪比 quantum optics quantum image watermarking least significant bit peak signal-to-noise ratio
东北石油大学 电子科学学院, 黑龙江 大庆 163318
提出了一种新的图像水印实现方法。采用差分法进行水印强度的嵌入和检测, 利用一种自适应算法调节水印强度, 能使水印在透明性得到保证的前提下尽量地提高水印强度。使用密钥计算水印的嵌入位置, 增加水印的安全性。在水印检测过程中, 利用一种带优先级的膨胀算法辅助水印的复原。以二值图像作为水印信息, 灰度图像作为水印的载体, 以另一幅灰度图片作为密钥, 通过实验成功地实现了水印的嵌入和检测。实验证明, 该方法可以很好地抵御几何裁剪攻击、量化攻击、JPEG压缩攻击和高斯噪声攻击, 具有一定的实用价值。
差分检测 自适应 图像水印 difference detection adaptive image watermark