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本文针对现行数字全息水印技术对旋转和放缩几何攻击的鲁棒性不够的问题,在通过消除零级衍射和循环移位来提高合成全息图的再现像质量的基础上,根据对数极坐标变换和合成全息再现的特点,提出了一种对旋转和放缩攻击具有较好鲁棒性的数字全息水印方案。
我们知道,传统再现方法得到的合成全息图再现像质量不高。因此,本文根据傅立叶变换的性质,通过数学推导得到了博奇型合成全息图再现像的数学函数,利用计算机处理的灵活性,消除零级衍射提高了再现像的对比度,调整像素的位置消除了虚像的循环移位,使博奇型合成全息图能精确地恢复原数字图像。此外,采用同样的再现方法,也能使黄氏和李威汉型合成全息图再现像质量得到很大提高。
在提高了合成全息图再现像质量的基础上,本文根据合成全息图再现平移不变的特点和对数极坐标变换能够将空域的旋转和放缩转换为对数极坐标域平移的特点,构建了一种对抗旋转和放缩攻击的数字全息水印方案。通过把二值图像合成全息图嵌入到载体图像的对数极坐标域,旋转和放缩几何攻击就会被转换为平移,从而不会影响从嵌入的合成全息信息中再现孪生像。考虑到对数极坐标变换是一种丢失信息的处理,我们把合成全息图的对数极坐标逆变换嵌入到载体图像的空域中,而不是把合成全息图直接嵌入到载体图像的对数极坐标域。在实验中,通过把孪生像的信息位置调整到再现平面的高频区域,我们能有效地消除低频冗余信息,从而有效地改善了再现像的对比度,使得再现的孪生像能较好地保留原二值图像的信息。
实验结果表明,含水印信息的载体图像被旋转0~360°,或者被放缩0.5~3.0倍,或者同时经历旋转和放缩攻击,都能较好地再现孪生像。此外,这种数字全息水印方案省略了图像配准步骤,避免了旋转角度和放缩倍数的计算复杂性,在对抗旋转和放缩攻击的数字水印技术中有着潜在的应用前景。