數(shù)字圖像的高容量可逆水印的研究.pdf

1、數(shù)字水印通常對載體圖像引入了一些細(xì)微的、不可逆的或一些永久的失真，盡管這些失真是非常輕微的，但是在一些對精度要求高的領(lǐng)域，比如法律、醫(yī)學(xué)和軍事系統(tǒng)等，當(dāng)隱藏?cái)?shù)據(jù)被提取后，需要無失真地恢復(fù)原始圖像，因此即使是非常輕微的失真也是不允許的。在這種情況下，出現(xiàn)了無失真恢復(fù)原始圖像的嵌入技術(shù)，又稱可逆的、無損的或者是可消除的水印嵌入技術(shù)。本文重點(diǎn)對高容量和抵抗攻擊的可逆水印技術(shù)展開研究。論文的主要貢獻(xiàn)包括： 1．提出一種基于差擴(kuò)展和壓擴(kuò)技

2、術(shù)的可逆水印算法。本算法通過把壓擴(kuò)技術(shù)和差擴(kuò)展相結(jié)合，改變用以記載嵌入位置的位置圖的統(tǒng)計(jì)特性，提高了算術(shù)編碼對位置圖的壓縮能力，從而有效提高了嵌入容量，同時(shí)，通過合理設(shè)置壓擴(kuò)技術(shù)所用的閾值可以使方案保持較高的峰值信噪比。 2．提出一種利用預(yù)測誤差擴(kuò)展進(jìn)行信息嵌入的大容量可逆水印算法。通過將預(yù)測誤差進(jìn)行壓擴(kuò)和差擴(kuò)展處理來嵌入信息，提高了嵌入容量和圖像視覺質(zhì)量，并進(jìn)一步提出一種采用新預(yù)測器和預(yù)測誤差調(diào)節(jié)函數(shù)（PEA，Predicti

3、on-Error Adjustment）的可逆水印算法。通過對預(yù)測誤差進(jìn)行PEA可以高效無損壓縮位置圖，最終提高嵌入容量。 3．提出利用奇偶特性、和值不變特性和差值調(diào)節(jié)的可逆水印算法。對于任意一個(gè)像素對，本算法把一個(gè)較小值，即差值的一半加上1比特水印信息，加到其中一個(gè)像素上，并從另一個(gè)像素中減去這個(gè)值，從而達(dá)到嵌入水印和保持像素對和值不變的目的。由于嵌入過程對像素對改動(dòng)較小，所以此方案能實(shí)現(xiàn)較高PSNR。在解碼端，通過運(yùn)用和值的

4、不變性和差值的奇偶不變性能唯一地提取出水印信息和恢復(fù)出原始像素對。本算法結(jié)合像素對差值調(diào)節(jié)操作（PDA，Pairwise Adjustment Operation）把位置圖壓縮成一個(gè)長度很短的碼流，極大提高了嵌入容量。 4．提出一種基于兩次嵌入的小波域可逆水印算法。在第一次嵌入過程中，不考慮任何像素溢出問題，把全部載荷嵌在原始圖像的一階整數(shù)小波高頻系數(shù)中。在第一次嵌入過程之后，僅對那些真正遭受溢出的像素進(jìn)行灰度平移，并用一個(gè)位置

5、圖記錄遭受溢出的像素位置。由于真正溢出的像素所占比例較小，兇此本算法可以高效壓縮位置圖。在第二次嵌入過程中，把壓縮后的位置圖用改進(jìn)的差擴(kuò)展方法嵌入到含水印圖像中。對于灰度值位于整個(gè)灰度區(qū)域的自然圖像，我們的算法有較高嵌入容量和PSNR。 5．考慮到目前的可逆水印算法很少能抵抗剪切攻擊，提出了可以抵抗剪切攻擊的基于區(qū)域塊的可逆數(shù)字水印方案。在該方案里，通過在原圖中引入定位模式，從而在水印提取階段能夠檢索出正確的剪切位置。定位模式僅