基于位平面理论和奇异值分解的鲁棒零水印算法

计算机应用 ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (12): 3462-3465.

基于位平面理论和奇异值分解的鲁棒零水印算法

曲长波,王东峰

辽宁工程技术大学软件学院,辽宁葫芦岛 125105

收稿日期:2014-05-13 修回日期:2014-06-28 发布日期:2014-12-31 出版日期:2014-12-01
通讯作者: 王东峰
作者简介:曲长波(1963-),男,辽宁铁岭人,高级工程师,主要研究方向:网络工程、信息隐藏；王东峰(1988-),男,河南南阳人,硕士研究生,主要研究方向:图像处理、信息隐藏。

Robust zero watermarking algorithm based on bit plane theory and singular value decomposition

QU Changbo,WANG Dongfeng

College of Software, Liaoning Technical University, Huludao Liaoning 125105, China

Received:2014-05-13 Revised:2014-06-28 Online:2014-12-31 Published:2014-12-01
Contact: WANG Dongfeng

摘要/Abstract

摘要：

针对灰度图像空域算法中水印鲁棒性较差的问题,提出了一种快速、鲁棒性强的零水印算法,并将该算法用于以数字图像为载体的信息隐藏,以实现水印信息的提取和认证。首先利用位平面(BP)理论将图像解析为不同的位平面层次,构造无权值的位平面矩阵,结合各位平面非零值个数生成图像的特征矩阵；然后对特征矩阵分块操作,利用奇异值分解(SVD)生成块最大奇异值矩阵,并通过对生成矩阵二维混沌加密得到注册零水印信息。仿真实验表明,所提算法具有较强的鲁棒性,在同类算法中对抗椒盐噪声攻击的性能提高了6%,对抗常见混合攻击的性能提高了12%。

Abstract:

In view of the watermark robustness in information hiding algorithm of spatial domain, a zero watermarking algorithm which is fast and robust was proposed. And the algorithm was used in information hiding which was based on digital image in order to realize the watermark information extraction and certification. Firstly, the Bit Plane (BP) theory was used to analyze bit planes at different levels, set up the bit plane matrix structure which has no value, combine the numbers of non-zero values in bit planes to generate eigen matrix. Then, the eigen matrix was partitioned, using the singular value decomposition to the largest block singular value matrix was generated, and zero watermarking information was obtained by the matrix two-dimensional chaotic encryption registration. Simulation results show that, the proposed algorithm has high robustness against attacks, improved by 6% to salt and pepper noise attack than similar algorithms, and to common mixed attacks up to 12%.

中图分类号:

TP309.2

曲长波王东峰. 基于位平面理论和奇异值分解的鲁棒零水印算法[J]. 计算机应用, 2014, 34(12): 3462-3465.

QU Changbo WANG Dongfeng. Robust zero watermarking algorithm based on bit plane theory and singular value decomposition[J]. Journal of Computer Applications, 2014, 34(12): 3462-3465.

参考文献

［1］ZHANG T, MU D J, REN S. Information Hiding (IH) algorithm based on Gaussian pyramid and GHM (Geronimo Hardin Massopust) multi-wavelet transformation ［J］. International Journal of Digital Content Technology and Its Applications, 2011, 5(3): 210-218.
［2］ZENG F, ZHOU A. Image zero watermarking algorithm based on Contourlet transform and singular value decomposition［J］. Journal of Computer Applications, 2008, 28(8): 2033-2035.( 曾凡娟,周安民. 基于Contourlet变换和奇异值分解的图像零水印算法［J］.计算机应用, 2008,28(8): 2033-2035.)
［3］LI X, YU D, CHENG L. Zero-watermark algorithm based on SVD［J］. Computer Engineering, 2009, 35(11): 163-165.( 李学斌,俞登峰,程亮. 基于奇异值分解的零水印算法［J］. 计算机工程, 2009, 35(11):163-165.)
［4］LI J,YE Y,HAN M. Improved watermarking algorithm for digital images robust to geometric distortion［J］. Computer Science, 2010, 37(2): 126-130.( 李健,叶有培,韩牟. 一种改进的抗几何攻击的数字图像水印算法［J］. 计算机科学,2010, 37(2):126-130.)
［5］XUE S,CHEN X. Digital image watermarking algorithm based on chaos encryption and SVD［J］. Computer Engineering, 2012, 38(19): 107-110.(薛胜男,陈秀宏. 基于混沌加密和 SVD 的数字图像水印算法［J］. 计算机工程, 2012, 38(19):107-110.)
［6］ZHANG H,YAO X, CHEN H, et al. Research of information hiding algorithm based on bit-plane and HVS［J］. Journal of Image and Graphics, 2013, 18(12): 1559-1566.( 张海涛,姚雪,陈虹宇,等. 基于位平面和HVS的信息隐藏算法［J］. 中国图象图形学报,2013,18(12):1559-1566.)
［7］TIAN H,YANG S. Color image retrieval algorithm based on significant bit-planes［J］. Journal of Computer-Aided Design and Computer Graphics, 2010, 22(2): 279-285.(田宏,杨树刚. 基于重要位平面的真彩色图像检索算法［J］. 计算机辅助设计与图形学学报,2010,22(2):279-285.)
［8］ZHAO C, LIU W. Mutual support dual watermark algorithm based on compressive sensing ［J］. Acta Electronica Sinica, 2012, 40(4): 681- 687.( 赵春晖,刘巍. 基于压缩感知的交互支持双水印算法［J］.电子学报, 2012, 40(4):681-687.)
［9］DUAN W,LI B.New digital image scrambling algorithm based on chaos and its parameters optimization[J].Application Research of Computers,2011,28(1):329-331.(段文文,李碧.基于混沌的数字图像置乱算法及参数优化[J].计算机应用研究,2011,28(1):329-331.)
［10］HUANG Z, MA Z. Statistical analysis of multiwavelet image transform ［J］. Journal of Image and Graphics, 2001,6(12):1198-1203. (黄卓君,马争鸣.多小波变换的统计分析［J］.中国图象图形学报,2001,6(12):1198-1203.)
［11］ZHAO R, WANG Q, WEN H. Design of AES algorithm based on two dimensional logistic and Chebyshev chaotic mapping［J］. Microcomputer Information, 2008, 24(3): 43-45.( 赵芮,王庆生,温会平.基于二维Logistic与Chebyshev映射的AES混沌加密算法［J］. 微计算机信息, 2008, 24(3): 43-45.)
［12］WANG L, LI Y. A stream cipher algorithm based on composite chaotic dynamical systems［J］. Journal of Dalian University of Technology, 2012,52(5):731-735. (王丽燕,李永华.一种基于复合混沌动力系统的序列密码算法［J］.大连理工学报,2012,52(5):731-735.)
［13］WU X, ZHU P. On finite-product properties of two kinds of chaotic mappings［J］. Pure and Applied Mathematics, 2011,27(1):129-137. (吴新星,朱培勇. 关于两种混沌映射的有限乘积性质［J］. 纯粹数学与应用数学,2011,27(1):129-137.)
［14］WANG C-C, TAI S-C, YU C-Y. Repeating image watermarking technique by the visual cryptography［J］. IEICE Transactions on Fundamentals, 2000, 36(13): 1108-1110.

[1]	佘维马天祥冯海格田钊刘炜. 基于合约调用掩盖下的区块链隐蔽通信方法[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 0, (): 0-0.
[2]	赵振皓, 张仕斌, 万武南, 张金全, 秦智. 基于信誉值和强盲签名算法的委托权益证明共识算法[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(12): 3717-3722.
[3]	张宏扬张淑芬谷铮. 面向个性化与公平性的联邦学习算法fedPF[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 0, (): 0-0.
[4]	彭海洋计卫星刘法旺. 基于区块链的自动驾驶仿真测试数据存证模型[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 0, (): 0-0.
[5]	颜新月, 杨淑群, 高永彬. 基于证据增强与多特征融合的文档级关系抽取[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(11): 3379-3385.
[6]	陈学斌, 屈昌盛. 面向联邦学习的后门攻击与防御综述[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(11): 3459-3469.
[7]	林翔, 金彪, 尤玮婧, 姚志强, 熊金波. 基于脆弱指纹的深度神经网络模型完整性验证框架[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(11): 3479-3486.
[8]	张帅华, 张淑芬, 周明川, 徐超, 陈学斌. 基于半监督联邦学习的恶意流量检测模型[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(11): 3487-3494.
[9]	杜晓玉, 刘帅起, 韩志杰, 霍振祥, 王玉璟. 以患者为中心基于IPFS和区块链的医疗信息共享方案[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(10): 3122-3133.
[10]	张欢, 王静宇, 刘立新, 姜晓宇. 双重授权的多组织协同数据共享方案[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(10): 3307-3314.
[11]	陈学斌, 单丽洋, 郭如敏. 基于差分隐私的直方图发布方法综述[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 2024, 44(10): 3114-3121.
[12]	李道全徐正陈思慧刘嘉宇. 融合变分自编码器与自适应增强卷积神经网络的网络流量分类模型[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 0, (): 0-0.
[13]	马海峰蔡杰伟薛庆水杨家海韩静卢子譞. 基于格的后量子无证书公共审计方案[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 0, (): 0-0.
[14]	王利娥林彩怡李永东傅星珵李先贤. 基于区块链的数字内容版权保护和公平追踪方案[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 0, (): 0-0.
[15]	任志强陈学斌. 基于历史模型更新的自适应防御机制FedAud[J]. 《计算机应用》唯一官方网站, 0, (): 0-0.