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随着多媒体技术和网络技术的发展,数字多媒体产品的版权保护和安全问题成为一个相当重要而又富有挑战性的研究课题。作为一种数字产品版权保护的有效解决方案,数字水印技术被广泛地研究。由于全息图具有天然的加密特性以及很强的抗干扰能力,全息技术被引入到数字水印领域,为保护数字产品提供新的有效途径。本文对计算全息图在数字图像水印技术中的应用进行了深入的研究,主要研究内容和成果如下:
1)提出用一个聚类中心迭代选择过程来代替聚类中心随机初始化过程,对FCM(Fuzzy C-Means)聚类算法进行改进。在此基础上,提出一种自适应计算全息图像水印算法。结合人眼视觉掩蔽特性,该水印算法首先利用改进的FCM算法在载体图像中自适应地选择适合嵌入的区域,然后通过一个迭代过程将全息水印嵌入其中,具有较好的不可感知性。与传统的FCM算法相比,改进的FCM算法能有效地避免陷入局部最优解,且收敛速度更快。水印提取时,不需要原始载体图像。实验结果表明,该全息水印算法对JPEG(Joint Photographic ExpertsGroup)压缩、滤波、叠加噪声和剪切等攻击有较强的鲁棒性;
2)抗几何攻击的鲁棒性被认为是数字水印技术中最为重要的问题之一。但绝大部分全息图像水印技术都只是侧重研究抗常规攻击的鲁棒性,不能有效地抵抗几何攻击。为此,提出一种抗几何攻击的计算全息水印算法。水印嵌入过程中,该方法通过量化方法将全息水印嵌入到载体图像的小波低频子带。水印检测过程中,首先用基于图像不变质心、尺度不变特征变换和脉冲耦合神经网络的改进几何校正算法对几何失真图像进行校准,然后用校正后的图像进行水印检测。与LiZhenhong等所提的方法相比,改进算法的检测结果不但更准确而且只需少量的辅助数据即可校正几何失真的图像。与其它全息图像水印算法相比,所提的全息水印算法具有更好的抗几何攻击性能。实验表明,算法能有效抵抗旋转、缩放、平移、翻转和旋转-缩放组合、JPEG压缩、滤波和剪切等几何攻击和常见攻击。
3)结合计算全息技术,提出一种新颖的抗几何攻击的鲁棒零水印算法。零水印构造过程中,先对小波变换后的载体图像的低频子带进行分块,然后对每个分块进行奇异值分解并量化它们的最大奇异值,最后用得到的量化矩阵与全息水印构造零水印,并在知识产权(IntellectualProperty Rights,IPR)信息数据库注册获得版权保护。检测过程中,先用基于Zernike矩和不变质心的改进图像校正算法对几何失真图像进行校准,然后用校正后的图像进行水印检测。与传统的零水印算法及全息水印算法相比,所提的零水印算法具有更好的抗几何攻击性能。实验表明,该算法能有效地抵抗旋转、缩放、平移、翻转和旋转-缩放组合等几何攻击,同时对滤波、加噪声、JPEG压缩、图像模糊、裁剪和对比度增强等常规攻击也有很强的鲁棒性。