一种新式的零水印算法研究

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针对彩色图像的新型零水印算法

针对彩色图像的新型零水印算法郝世博【摘要】为了在不破坏图像质量的前提下对图像进行版权保护,提出一种针对彩色图像的零水印算法.算法利用原始图像小波变换后的特征信息与有意义的版权信息结合构造出零水印,加密之后再注册到IPR信息数据库里.版权信息预处理中应用Arnold变换,算法还利用了图像奇异值稳定性良好的特点.实验结果表明,这种算法对常见的图像攻击具有很强的鲁棒性,有效解决了水印鲁棒性与不可感知性之间的矛盾,同时克服了传统零水印算法中只能依靠检测零水印之间的相似度来判定图像版权归属的缺陷.%In order to protect the copyright of the image under the condition of maintaining image quality,we bring forward a kind of zero-watermarking algorithm for colour images.This algorithm uses the characteristic information of original image with discrete wavelet transform and the meaningful copyright information to construct zero-watermark,encrypts it and then registers it to the IPR information database.In copyright information preprocessing,the Arnold transformation is applied; the algorithm also uses the characteristic of the stability of image singular value.Experimental results show that the algorithm has strong robustness against common image attacks,and solves the contradiction between the robustness and the imperceptibility of watermarking effectively.At the same time,the algorithm overcomes the defects in traditional zero-watermarking algorithm that it can only discriminate the image copyright attribution relying on detecting the similarity between zero-watermarks.【期刊名称】《计算机应用与软件》【年(卷),期】2013(030)006【总页数】5页(P298-301,311)【关键词】零水印;离散小波变换;奇异值分解;Arnold变换【作者】郝世博【作者单位】南京大学信息管理学院江苏南京210093【正文语种】中文【中图分类】TP391.41随着网络技术和数字多媒体技术的快速发展，数字产品的传播和利用已经变得十分简单快捷。

一种新式的零水印算法研究

ｌ引言为了保护图像版权，数字水印技术诞生了，这种技术是在被保护图像中嵌入作者信息来证明作者对该图像的所有权。然而，水印的这种信息嵌入，不但破坏了被保护图像的完整性，更造成了水印不可感知性与鲁棒性之间的矛盾。为了解决传统嵌入水印的矛盾，温泉等人在文献［３］中提出了零水印的概念。利用图像的重要特征来构造水印信息，而不是修改图像的这些特征．把这种不修改原图任何数据的水印称为 “ 水印 ” 。零水印技术很好地解决了不可感知性和鲁零棒性之间的矛盾。
图处后稳性其像理的定。中，蚕
（）＝ｅ２）表示矩阵Ａ１ｍａ（ｎＡ的所有元素的平均值，
＝ｅｎ（１ｍａ２表示矩阵Ｂ的所有元素的平均值。表１Ｂ中的ｒ
是图像ＬＮＥＡ在经过各种处理（括常规处理、几何攻击和有包损压缩等）前后ＤＣ系数的相关系数。
Ｑ＝１０Ｑ＝１，Ｑ＝３００５ｏ０
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表１
பைடு நூலகம்
２零水印算法设计２１Ｄ．Ｃ系数构造零水印的可行性叶登攀在文献［］中选择原始图像的二值图作为重要特１征量，与版权标记利用私钥构成注册码，版权注册管理中送心ｆＲ注册。通过公钥和公开检测算法恢复版权标记，达Ｉ１Ｐ以到版权保护的目的。本文继承了方案［］的部分优点，将零１水印的构造建立在数字图像本质特征ＤＣ系数上，使方案具有更加强健的鲁棒性，下面通过求解图像在各种图像处理和操作前后ＤＣ系数之间的相关系数ｒ来分析ＤＣ系数的稳健性。本文以标准灰度图像ＬＮ（５２６ＥＡ２６Ｘ５）为例，深人分析了数字图像的ＤＣ系数的稳定性。对图像ＬＮＥＡ进行ＤＴ变Ｃ

一种基于奇异值分解的图像零水印新算法

个不可解决的矛盾。零水印技术解决了数字水印嵌入时鲁棒性和隐蔽性的矛盾。零水印不改变原始图像，因此更好地
保护了原始图像。文章提出了一种基于奇异值分解的零水印改进算法，实验表明，这种算法具有较好的鲁棒性，并且能
有效地识别图像被篡改的地方。
关键词：零数字水印；奇异值分解；鲁棒性；隐蔽性
ＡｗｍａｅＺｅｏ－ｔｒａｋｎｇｒｔｍｓｄｏＶＤＮｅＩｇｒ－ｗａｅｍｒｉｇＡｌｏｉｈＢａｅｎＳ
ＷＡＮＧｅ — ｉＷｎｘａ
（ｏｌｅｏｅｔｎｃ＆ＩｆｒａｉｎｉｅｒｇｔｎｎＵｉｒｉｆＳｉｃｎｅｈｏｏｙｕｙｎ，ｎｎ４１０，ＣｉａＣｌｇＥｌｒｉｅｆｃｏｎｏｍｔｎＥｇｎｅｉ，ｌｅａｎｖｓｙｏｃｅｅａｄＴｃｎｌｇ，ＬｏａｇＨｅａ７０３ｈｎ）ｏｎｅｔｎ
ｐｏｏｅ．ｈｘｅｍｅｔｓｏｈｔｔｅａｇｒｈｈｓｇｏｏｕｔｅｓａｄｃｎｅｅｔｅｙｉｅｔａｅｅｒａｎｉｇｓｒｐｓｄＴｅｅｐｒｎｈｗｓｔａｈｌｏｉｍａｏｄｒｂｓｓｎａｆｃｉｌｄｎｉｔｍｐｒｄａｅｓｉｍａｅ．ｉｔｎｖｙｆ
Ｋｅｗｏｄｓｚｒｉｉｌｙｒ：ｅｏｄｇｔｗａｅａｋ；ｓｎｕａｖｌｅｄｃｍｐｓｔｏａｔｒｒｍｉｇｌｒａｕｅｏｏｉｉｎ；ｒｂｔｅｓｏｃａｍｅｏｕｓｎｓ；ｃｎｅｌｎｔ

一种基于超混沌系统的立体图像零水印算法

一种基于超混沌系统的立体图像零水印算法本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！摘要：为了在不改变立体图像质量的前提下对立体图像实施版权保护，提出了一种基于超混沌离散系统的立体图像零水印算法。

该算法利用立体图像左右视点小波变换域低频子带视差的稳定性以及离散余弦变换直流系数的稳健性构造了一种视差零水印。

在水印构造的过程中，利用了超混沌离散系统的初始值敏感性、参数密钥空间大和动力学行为复杂等特性映射视差零水印的位置信息，从而增强了水印算法的安全性；此外，分析了水印安全性与水印容量之间的关系。

实验结果表明，该立体图像视差零水印算法对加噪、滤波、JPEG压缩、剪切、图像放大/缩小等各种对称和非对称攻击表现出了较强的鲁棒性。

关键词：立体图像；视差零水印；超混沌系统；鲁棒性1. 引言立体图像是基于人眼的双目视差原理，即双目独立地接收来自同一场景的两幅具有细微差别的图像来形成双目视差以获得立体感，双目视差的存在使人脑感受到图像的深度信息，从而增强图像的真实性，给人们以身临其境的感觉[1,2]。

随着数字媒体和计算机网络技术的不断发展和日益普及，立体图像处理技术作为当前的一个研究热点，已引起学术界广泛关注，其研究成果在各个领域逐步得到了应用[3,4]。

立体图像易于复制和修改，严重侵犯了作者的版权，而关于立体图像的版权保护报道相对平面图像的版权保护来说较为罕见[5,6]。

因此，立体图像的版权保护是一个亟待解决的问题。

本文通过研究超混沌离散系统、立体图像小波变换域的视差以及零水印的特性，提出一种基于超混沌离散系统的立体图像视差零水印算法。

该算法利用了离散小波变换低频子带的稳定性和离散余弦变换直流系数的稳健性构造零水印；在水印的构造过程中没有改变立体图像的质量，零水印的检测时无需原始立体图像；零水印构造和检测的位置利用了超混沌系统随机性进行映射。

基于小波矩的零水印算法研究汇总

基于小波矩的零水印算法研究随着计算机网络技术与多媒体技术的迅速发展,越来越多的多媒体产品通过网络的形式发布,使信息的发布和传输变得方便快捷。

但数字产品具有极易被非法复制和篡改的特性,任何人都可以免费复制和发行受知识产权保护的内容,这对数字产品的版权保护造成了严重的威胁。

数字水印是实现版权保护和内容认证的有效方法,因此已成为多媒体信息安全领域的一个研究热点。

零水印是一种新型的数字水印技术,它与一般的数字水印不同之处在于它利用原始图像的特征来构造水印而不直接在图像中嵌入水印,因而不破环原始图像,并结合第三方信任机构做到对版权的保护作用。

小波分析因其良好的时频局部化特性,已经成为信号处理和图像分析系统中的有效工具;不变矩的几何变换不变性,使其被广泛使用在模式识别、方位估计、计算机视觉和图像重构中。

小波矩是小波分析和不变矩理论的结合,它结合了小波分析和不变矩各自的优点,具有很好的应用价值。

本文的研究工作主要围绕小波矩和零水印技术展开,并提出了一种基于小波矩的零水印算法。

论文的主要研究工作包括:①论文首先对数字水印技术进行了详细的阐述。

给出了数字水印的基本概念、模型、特征、分类、评价方法和攻击手段,并对两类常见数字水印算法和安全数字水印体系进行了介绍。

②对图像的矩函数进行了研究。

从本质上讲,不同的矩是由不同的连续或离散多项式作内核而构造的函数。

文中首先介绍了Hu矩、Legendre矩、Zernike矩、复数矩、Chebyshev矩等全局矩和小波变换理论,接着给出了小波矩的概念、原理并小波矩的旋转、尺度和平移不变性进行了论证,最后从实验的角度对常见的Hu 矩、Zernike矩和小波矩进行了比较。

③对零水印技术进行了详细的研究。

介绍了零水印的概念、特点及其优点,并在对现有零水印算法研究的基础上,从水印内容角度对零水印算法进行了分类。

④利用小波矩的优良特性,将其引入零水印技术中,提出了一种基于小波矩的零水印算法,给出了算法的具体实现过程和实验结果,实验表明算法对于常见的几何攻击、压缩攻击和噪声攻击等具有较好的鲁棒性。

一种基于混沌变换的数据库零水印算法

摘
要：将混沌变换引入数据库水印处理，构造了一种基于混沌变换的数据库零水印算法。该算法利用混沌序列筛选数据库记录
数据项，筛选出的数据项不依赖于其他的元组，离散的分布状态。另外，生成初始水印后又加入了混沌变换置乱水印，成在因此可提高数据库水印的鲁棒性和安全性。最后对构造的算法进行了仿真实验验证。关键词：数据库；零水印；沌变换混
ＭＥＧｉｇｊ，Ｈａ，ｌＬｉｔａ．ｅｏｗｔｒｒｉｇａｇｒｈｆｒｄｔｂｓａｅｎｃａｔｅｕｎｅ．ｏｕｅＮＹｎ－ｉＳＩＹｏＳｅ。１ｒ－ａｅｍａｋｎｌｏｉｍｏａａｅｂｓｄｏｈｏｉｓｑｅｃｓｍｐｔｒｅｅＺｔａｃＣ
Ｄ：０３７￣ｉｎ１０ — ３１０８９４文章编号：０２８３（０８２— １８０文献标识码：中图分类号：Ｐ０ＯＩ１．７８．ｓ．２８３．０．．７ｓ０２２０１０ — ３１２０）９０６ — ３ＡＴ３９
１引言
近年来随着Ｗｅｂ环境下数据库的使用迅速普及，其版权保护问题越来越受到人们的重视，数据库数字水印技术是解决
ＲＡｒｗｌ．ｇａａ等首次提出了数据库水印的算法Ｉ之后，Ｌ国内外
许多学者相继也取得了一些成果。目前，数据库水印方案主要分为两类：１嵌入类，（）如文献【— 】此类数据库水印方案都是２５，在一定误差Ｉ６１允许前提下，为嵌入水印而修改数据库中的宿主信息，只能适合于对精度要求不高的数据库；２构造类，（）也称零水印，如文献ｆ】６，具体思想是利用数据库中的数值特征构造零水印，不改变原数据库，的零水印在认证中心注册，构造可有

一种基于SIFT特征的数字图像零水印算法

ＮｏｅｅｏｗａｅｍａｋｎａｅｎＳＦｆａｕｅｏｉｉａｍａｅｖｌｚｒ — ｔｒｒｉｇｂｓｄｏＩＴｅｔｒｆｄｇｔｌｉｇ
ＺＨＡＯＸｉｇｙｎ，Ｓｉｙｎｎ — ａｇＵＮＪ — ｉ
（ｅｔｆＮｏ４，ＴｅＳｃｎｒｌｒｎｉｅｎｏｌｅＸ ’ ｎ７０２，ＣｉａＤｐ．ｏ．ｈｅｏｄＡｔｌｙＥｇｎｒｇＣｌｇ，ｉａ１０５ｈｎ）ｉｅｅｉｅ
ｌｎｇｈ．Ｃｏｅａｉｎｒｓｌｏｈｗｏｒｎｏｓｑｎｅｅｅｍｉｅｅｔｒｌｔｏｅｕｔｆｔｅｔａｄｍｅｕｅｅｓｄｔｒｎｓｗｈｅｈｒｔｅｔｓｅｍａｅｃｎａｎｓｔｅｐｅｒｇｓｅｅｅｏｗａｔｅｈｅｔｄｉｇｏｔｉｈｒ－ｅｉｔｒｄｚｒ — — ｔｒｒｎｏｍａｉｎｏｏ．Ｂｅｎｏｅｍａｋｉｆｒｔｒｎｔｏｉｇｃｍｐａｅｔｔｒｚｒ — ｔｒｒｌｏｔｍｓ，ｓｍｕａｉｎｅｐｅｉｎｓｓｏｔａｈｅｙｒｄｗｉｈｏｈｅｅｏｗａｅｍａｋａｇｒｈｉｉｌｔｏｘｒｍｅｔｈｗｈｔｔｅｎｗｌ
和局部特征位置关联信息融合在一起，生成一维随机遍历序列值，对遍历值作相关运算就可判别待检测图像是否嵌入了预先注册的水印信息。仿真实例表明，与其他零水印算法相比，算法对图像的多种常规操作具有较该
赵星阳，继银孙
（第二炮兵工程学院四系，西安７０２）１０５

一种新的关系数据库零水印算法

性，因此，大大提高了提取水印信息的精确度，设要嵌入的水印信息映射成一个８位的二进制串，为“００１１，每个子集有５设１１１０ ”设Ｏ个属性值，于第一个子集，对设其次高位的１和０构成数是３个１和１１９个０，那么，提取出第一个二进制代码为１依此类推，，依次得出第二个到第七个为１１０１那么提取出的二进制串则为１０１１，０１１，１１０１假设通过与运算来得到水印的二进制串。那么，那其中产生的密钥为１０１１。１１０１那么检测时，对于第一个子集，就是提取ｌ的过程，而这利用了统计特性，因为有３个１所以其比率大于５％，１，０所以提到出来了１而假设元组有更，新，更新５０个元组，假设１０是一比一的关系，，那么，有５１６个，０有而４４个，１的概率仍然大于５％，０所以提取１。因此增强了算法抵御各种
图１
水印提取流程
量，均匀地散布于不同的元组的不同属性。ｉ提出了将水印信息由数Ｓｎｏ据的分布特性来表示，而不是由对最无关紧要位（ｓ）的改变来直接ＬＢ值表示，这增强了水印抗攻击能力。目前这些研究只限于对数据库中数值型数据加水印，只对可容且许改变的数值型属性才能嵌入水印，并且必须保证对这些数值型属性的微小改动不会影响数据的可用性目。但是，虽然只是对数据做很小的
科技信息
一
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种新帕关系数据库零水印算法

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一种新式的零水印算法研究
[摘要] 深入研究了图像DC系数经过各种图像处理后的变化情况,发现DC 系数对一些攻击和各种有损压缩具有较高的稳定性。

基于此,提出了用图像DC 系数特征构造图像零水印的方法,进一步结合公钥密码[1]设计了实现数字图像版权保护的零水印方案。

[关键词] DC系数图像零水印公钥密码
1引言
为了保护图像版权,数字水印技术诞生了,这种技术是在被保护图像中嵌入作者信息来证明作者对该图像的所有权。

然而,水印的这种信息嵌入,不但破坏了被保护图像的完整性,更造成了水印不可感知性与鲁棒性之间的矛盾。

为了解决传统嵌入水印的矛盾,温泉等人在文献[3]中提出了零水印的概念。

利用图像的重要特征来构造水印信息,而不是修改图像的这些特征.把这种不修改原图任何数据的水印称为“零水印”。

零水印技术很好地解决了不可感知性和鲁棒性之间的矛盾。

2零水印算法设计
2.1DC系数构造零水印的可行性
叶登攀在文献[1]中选择原始图像的二值图作为重要特征量,与版权标记利用私钥构成注册码,送版权注册管理中心(IPR)注册。

通过公钥和公开检测算法恢复版权标记,以达到版权保护的目的。

本文继承了方案[1]的部分优点,将零水印的构造建立在数字图像本质特征DC系数上,使方案具有更加强健的鲁棒性,下面通过求解图像在各种图像处理和操作前后DC系数之间的相关系数来分析DC系数的稳健性。

本文以标准灰度图像LENA(256×256)为例,深入分析了数字图像的DC系数的稳定性。

对图像LENA进行DCT变换,得到一个256×256的由DCT系数组成的系数矩阵,然后选取其每一块的直流系数,得到一个32×32的矩阵,即为该图像的直流系数矩阵。

一般而言,用来衡量特征在各种图像处理后的稳定性。

其中[4],(1)表示矩阵的所有元素的平均值,表示矩阵的所有元素的平均值。

表1中的是图像LENA在经过各种处理(包括常规处理、几何攻击和有损压缩等)前后DC系数的相关系数。

表1
从表1可以看出,经过各种图像处理和操作前后,DC系数的相关值均保持在0.98以上,特别是对旋转攻击,也能达到0.98894,显然弥补了文献[3]中特征选取方
法不能抵抗旋转攻击的缺陷,这样高的稳定性对构造零水印是极其有利的。

在构造零水印时,也要考虑到鲁棒哈希性质[5],即给定两幅内容不同的图像得到相同DC系数矩阵的概率非常小。

一般而言,一幅需要进行版权保护的图像,其尺寸不会太小,假设图像大小都大于或等于256×256,对于等于256×256的图像构造零水印时直接取整幅图的DC系数;对于大于256×256的图像,构造零水印时取图像正中间大小为256×256的区域的DC系数。

这样,DC系数矩阵的大小都统一为32×32,我们再统一规定原始水印为二值图像,且大小统一为32×32,即最终存储于版权注册管理中心(IPR)的零水印大小都统一是32×32。

而要与原始水印二值图进行异或,可以模仿文献[1]中求受保护图像二值图的方法求DC系数矩阵的二值矩阵,阈值为矩阵所有元素平均值,凡灰度大于它为亮点1,小于为暗点0。

可以计算两幅内容不同的图像取得相同DC系数矩阵的概率为,由于,显然远远大于全世界所有图片的总和,因此碰撞概率非常小的,故DC系数二值矩阵具有非常良好的鲁棒哈希性质。

从上面的分析可以看出,在图像大小都大于256×256的假设下,统一规定水印大小(32×32)并用DC系数构造零水印的思想是可行的。

2.2零水印构造算法
本文提出的零水印算法结构基本同于文献[1]算法,最重要的区别就在于零水印构造的基础,即所选取的图像特征不同,本文算法所选特征是受保护图像的DC 系数矩阵的二值图。

在利用图像的DC系数矩阵构造零水印之前,首先规定最终零水印和标志作者身份信息的原始水印二值图像大小都统一为32×32,这样虽然对原始水印进行了限制,似乎失去一定的灵活性,但却更有助于水印的构造、处理和存储,这对于要存储海量图像零水印信息的版权注册管理中心(IPR)来说,无疑提高了效率。

设原始图像(标准灰度图像LENA,大小为256×256,下面如无特殊声明,都以此图为例)为,对其进行DCT变换,得到DCT系数图,取其所有块的直流系数组成直流矩阵,根据公式(2)求得直流矩阵的二值矩阵,(2)
同上,。

设标志作者身份信息的原始二值图像为,对和进行异或,得到一个零水印异或图。

通过伪随机密钥(私钥)加密后送版权管理中心(IPR)注册并分配给版权标记所代表的版权所属。

加密后的随机密图的结构可简记为: (3)
这一水印构造过程与文献[1]水印构造基本相同,详细流程图不再重复,只画出有区别的地方如图1。

图1
然后将随机密图和原始水印二值图进行绑定,组成结构后存储于注册中心(IPR)。

这样,图像就处于零水印的保护中。

2.3零水印检测算法
水印检测算法结构根据文献[1]。

首先将解密再与的DC系数二值矩阵作异或运算,得出的结果为标记水印。

检测结构简记为:(4)
整个检测过程同文献[1],有区别的地方结构如图1,只是受保护图像变为,DCT 系数矩阵由变为,直流系数矩阵由变为,直流系数二值矩阵由变为,不再画图。

由于零水印本身就是基于受保护图像的内容构造的,故在验证水印时肯定离不开图像本身。

同文献[1]算法的稳健性基于二值图的稳健性一样,本文算法的稳健性基于DC系数二值矩阵的稳健性。

其推导过程参考文献[1],结果为:(5)
即零水印检测的结果等价于受保护图像和待检测图像的DC系数二值矩阵的相关系数值。

3实验结果及性能分析
本文采用MATLAB软件实现仿真测试。

设原始图像I为标准灰度lena图,通过对文献[1]方案和本文方案零水印检测数据性能进行对比,来说明本文方案的优越性。

4结论
表2给出了所有常规处理和JPEG不同质量因子压缩组合攻击的相关值对比效果。

表2
从表可以看出,用受保护图像的DC系数二值矩阵构造的零水印经过各种组合攻击以后的相关值都0.97以上,远大于二值化图像的相关值(最高为0.78951),足以说明DC系数二值矩阵具有优于二值化图像的稳健性,用DC系数二值矩阵构造的零水印算法具有更加强健的鲁棒性。

从第2章节的实验结果对比中可以看出,对于一幅待保护的数字图像,采用其DC系数二值矩阵作为图像重要特征与原始二值水印进行异或来构造零水印,比文献[1]中采用图像本身二值图来构造零水印具有更加强健的鲁棒性。

本文方案不但提高了鲁棒性,而且还具有以下两个好处:(1)算法更加简单。

(2)注册码数量大幅减小,存储空间骤减。

总之,本文设计的零水印方案具有高鲁棒性,计算量小,便于操作和存储,在版权保护方面有很好的应用前景。

参考文献
叶登攀.基于二值化图像构造的零水印版权保护方案.计算机应用研究, 2007,8:239-245.
温泉,孙锬锋,王树勋. 零水印的概念与应用.电子学报, 2003,31:214-216.
金聪等.数字水印理论与技术.清华大学出版社, 2007:23
SCHYNDEL R G Van, TIRKEL A Z, OSBORNE C F.A digitalwatermark[C]//IEEE Proc of。