立体图像版权保护零水印技术研究

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随着3D和网络通信技术的发展,立体图像因其具有视觉上的沉浸感,逐渐受到人们的青睐。但与此同时,涉及立体图像数据的盗版、侵权现象屡见不鲜。数字水印技术作为一种保护图像版权的有效手段,一直吸引着众多研究者的关注。目前,关于立体图像版权保护水印算法的文献比较稀缺,且现有的立体图像零水印算法往往无法兼顾抵抗非几何和几何攻击的特性。本文基于以上问题和立体图像左、右视点之间的内在相关性,展开立体图像版权保护零水印技术研究,主要工作内容如下:(1)以快速有限剪切波变换(Fast Finite Shearlet Transform,FFST)和Hessenberg分解为理论基础,提出一种抗几何攻击的立体图像零水印算法。该算法是在立体图像左、右视点亮度分量经FFST后的低频子带中,结合图像随机子块选择和Hessenberg联合分解思想来构造鲁棒特征矩阵。同时,对原始水印先后采用线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,LFSR)和分数阶Arneodo混沌系统进行预处理,增强了算法的安全性。此外,在零水印检测前先采用傅里叶-梅林变换(Fourier-Mellin Transform,FMT)方法对待认证的立体图像进行几何校正。实验结果表明,该算法能有效抵抗非几何和几何攻击。(2)以八元数理论为基础,介绍了一种在空域中直接计算离散八元数余弦变换(Discrete Octonion Cosine Transform,DOCT)的DC系数的方法,并结合加速鲁棒特征(Speeded Up Robust Features,SURF)图像几何校正方法,提出一种盲检测的立体图像抗几何攻击鲁棒零水印算法。首先对原始立体图像的左、右视点在CIEXYZ颜色空间下的共6个分量分别进行平稳小波变换(Stationary Wavelet Transform,SWT);然后将以上获得的6个低频子带分别进行非重叠分块,用于构造对应位置上的八元数图像块,并在空域中直接计算所有图像块DOCT后的DC系数;最后通过比较每个图像块DC系数的模值和其整体均值间的大小关系来构造鲁棒特征矩阵。同时,为了增强算法的安全性,采用量子密钥置乱和2D-LALM系统依次对原始水印进行预处理。此外,零水印检测前,采用SURF方法对待认证立体图像进行几何校正。实验结果表明,该算法对于常见的非几何和几何攻击均表现出很强的抵抗性能。(3)以Tucker分解和图像分数阶不变矩为理论基础,提出一种基于Tucker分解和分数阶Jacobi-Fourier矩(Fractional-order Jacobi-Fourier Moments,FJFM)的抗几何攻击彩色立体图像零水印算法。首先分别对原始彩色立体图像的左、右视点进行Tucker分解得到各自的第一能量图,接着联合二者的第一能量图再次进行Tucker分解,获得包含左、右视点相关性的主能量图;然后计算该主能量图的FJFM混合低阶矩特征(Mixed Low-order Moment Feature,MLMF),并利用其幅值构造二值鲁棒特征矩阵;最后将经过双重置乱加密后的原始水印和混沌排序置乱后的特征矩阵进行异或操作,得到最终的零水印。实验结果表明,该算法对于常见的非几何和几何攻击均表现出很强的鲁棒性,并整体优于几种对比算法。
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