① 課題來(lái)源與背景
為了有效地防止彩色數(shù)字圖像的侵權(quán)、偽造、濫用等不良行為（如：“華南虎照”、“劉羚羊”等）的發(fā)生，本項(xiàng)目主要研究如何將彩色數(shù)字圖像作為水印嵌入到彩色宿主圖像中去，并能達(dá)到盲提取的目的。該項(xiàng)目既不同于當(dāng)前主要把二值或灰度圖像作為水印的技術(shù)，也不同于現(xiàn)有的多為非盲提取的彩色水印技術(shù)，因此該項(xiàng)目不但具有一定的新穎性，而且具有一定的挑戰(zhàn)性，將對(duì)電子政務(wù)、電子商務(wù)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的版權(quán)保護(hù)具有非常廣泛的實(shí)用性。
② 技術(shù)原理及性能指標(biāo)
在前期對(duì)Schur分解、SVD分解進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，本項(xiàng)目重點(diǎn)進(jìn)行了二級(jí)DCT、QR分解、四元數(shù)等理論的研究，結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行了從數(shù)學(xué)理論到算法實(shí)踐的雙重探索，最終形成四個(gè)研究專題，現(xiàn)對(duì)各專題研究情況分別概括如下：
工作一：基于二級(jí)DCT變換的彩色圖像盲水印算法研究專題
通過研究發(fā)現(xiàn)：在多級(jí)DCT變換中，變換級(jí)數(shù)和每一級(jí)的變換系數(shù)都是可以選擇的，合理地進(jìn)行多級(jí)DCT可以獲得更多的數(shù)值較大的DCT低頻系數(shù)，這種特性稱為DCT的“能量集中”特性。該區(qū)域?qū)ㄒ粋€(gè)直流分量和部分交流分量。不同的DCT分量作為水印的載體，對(duì)水印的穩(wěn)健性有不同的影響，我們認(rèn)為可以綜合考慮兩者的優(yōu)劣，在DCT直流分量和低頻交流分量中分別嵌入和提取水印，于是提出了對(duì)彩色宿主圖像進(jìn)行二級(jí)DCT變換得到一個(gè)“能量集中區(qū)”，隨后在該區(qū)的直流分量中依據(jù)HVS來(lái)嵌入一位水印，在該區(qū)的交流分量中按照二值邏輯來(lái)嵌入多位水印，改變了以往大部分算法利用彩色空間轉(zhuǎn)換來(lái)隱藏水印信息的思想。
工作二：基于SVD分解的雙彩色圖像數(shù)字水印算法研究專題
研究發(fā)現(xiàn)，SVD分解后的U矩陣具有以下特征：其第一列所有元素具有相同的符號(hào)并且他們的值非常接近。于是，先提出一種基于SVD的水印算法；后來(lái)，發(fā)現(xiàn)該算法的存在的不足；后來(lái)，提出一種改進(jìn)方案來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化基于SVD的彩色水印嵌入到彩色宿主圖像的補(bǔ)償方法，該水印算法完全克服了基于SVD算法的虛警檢測(cè)的問題，并通過所提出的基于優(yōu)化補(bǔ)償?shù)腟VD提高了水印的不可見性。
工作三：基于QR分解的雙彩色圖像數(shù)字水印算法研究專題
圖像塊經(jīng)過QR分解后，得到一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)正交向量的矩陣Q和一個(gè)上三角矩陣R，QR分解后的矩陣R具有一個(gè)重要的性質(zhì)：若矩陣A的列具有相關(guān)性，則矩陣R第一行的元素的絕對(duì)值很有可能大于其它行中相應(yīng)元素的絕對(duì)值。通過量化矩陣R的第一行第四列的元素來(lái)嵌入水印信息。
工作四：基于四元數(shù)的雙彩色圖像水印算法研究專題
目前的彩色圖像水印算法是在色彩分量分離的基礎(chǔ)上，把水印擴(kuò)展到整幅圖像中，沒有考慮到像素各個(gè)分量之間的聯(lián)系，而且算法需要對(duì)彩色圖像的各個(gè)分量分別做變換和嵌入，計(jì)算量較大。近年來(lái)，四元數(shù)理論在彩色圖像處理方面的應(yīng)用尤為突出，在基于四元數(shù)的離散傅立葉變換時(shí)，算法始終將彩色像素作為一個(gè)整體來(lái)處理，在具有良好的不易感知性的同時(shí)，也保證了算法的魯棒性。
③ 技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性
1. 研究分析DCT變換過程，融合空域與頻域的優(yōu)點(diǎn)在空域中實(shí)現(xiàn)DCT域中嵌入與提取彩色水印的過程，設(shè)計(jì)DC系數(shù)量化技術(shù)方案，達(dá)到水印的盲提取。
2. 首次提取基于Schur分解的盲提取算法，利用其正交矩陣能很好地保留圖像像素內(nèi)部關(guān)系的特點(diǎn)，將彩色水印圖像嵌入到彩色宿主圖像中，并進(jìn)一步提高水印的各種性能。
④ 技術(shù)的成熟程度，適用范圍和安全性
算法簡(jiǎn)單快捷，適用于數(shù)字媒體的版權(quán)保護(hù)。
⑤ 應(yīng)用情況及存在的問題
1) 提高算法的抗幾何攻擊能力。目前關(guān)于彩色圖像的盲水印提取算法對(duì)常見的圖像處理具有較強(qiáng)的魯棒性，對(duì)于部分幾何攻擊（剪切、縮放）也具有很好的抵抗能力，但是需要進(jìn)一步提高算法抵抗大角度旋轉(zhuǎn)的攻擊能力。
2) 提高算法的實(shí)用性。目前關(guān)于彩色圖像的盲水印提取算法是建立在實(shí)驗(yàn)仿真的基礎(chǔ)上，應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化算法性能，減少算法的時(shí)間復(fù)雜度，提高其實(shí)時(shí)性，以便于算法在軟、硬件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。
⑥ 歷年獲獎(jiǎng)情況
無(wú)
⑦ 成果簡(jiǎn)介要向社會(huì)公開，請(qǐng)不要填寫商業(yè)秘密內(nèi)容。
本項(xiàng)目主要研究如何將彩色數(shù)字圖像作為水印嵌入到彩色宿主圖像中去，并能達(dá)到盲提取的目的。該項(xiàng)目既不同于當(dāng)前主要把二值或灰度圖像作為水印的技術(shù)，也不同于現(xiàn)有的多為非盲提取的彩色水印技術(shù)，因此該項(xiàng)目不但具有一定的新穎性，而且具有一定的挑戰(zhàn)性，將對(duì)電子政務(wù)、電子商務(wù)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的版權(quán)保護(hù)具有非常廣泛的實(shí)用性。
①課題來(lái)源與背景 為了有效地防止彩色數(shù)字圖像的侵權(quán)、偽造、濫用等不良行為（如：“華南虎照”、“劉羚羊”等）的發(fā)生,本項(xiàng)目主要研究如何將彩色數(shù)字圖像作為水印嵌入到彩色宿主圖像中去,并能達(dá)到盲提取的目的。該項(xiàng)目既不同于當(dāng)前主要把二值或灰度圖像作為水印的技術(shù),也不同于現(xiàn)有的多為非盲提取的彩色水印技術(shù),因此該項(xiàng)目不但具有一定的新穎性,而且具有一定的挑戰(zhàn)性,將對(duì)電子政務(wù)、電子商務(wù)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的版權(quán)保護(hù)具有非常廣泛的實(shí)用性。 ②技術(shù)原理及性能指標(biāo) 在前期對(duì)Schur分解、SVD分解進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上,本項(xiàng)目重點(diǎn)進(jìn)行了二級(jí)DCT、QR分解、四元數(shù)等理論進(jìn)行了研究,結(jié)合數(shù)字水印技術(shù)進(jìn)行了從數(shù)學(xué)理論到算法實(shí)踐的雙重探索,最終形成四個(gè)研究專題,現(xiàn)對(duì)各專題研究情況分別概括如下： 工作一：基于二級(jí)DCT變換的彩色圖像盲水印算法研究專題 通過研究發(fā)現(xiàn)：在多級(jí)DCT變換中,變換級(jí)數(shù)和每一級(jí)的變換系數(shù)都是可以選擇的,合理地進(jìn)行多級(jí)DCT可以獲得更多的數(shù)值較大的DCT低頻系數(shù),這種特性稱為DCT的“能量集中”特性該區(qū)域?qū)ㄒ粋€(gè)直流分量和部分交流分量。不同的DCT分量作為水印的載體,對(duì)水印的穩(wěn)健性有不同的影響,我們認(rèn)為可以綜合考慮兩者的優(yōu)劣,在DCT直流分量和低頻交流分量中分別嵌入和提取水印,于是提出了對(duì)彩色宿主圖像進(jìn)行二級(jí)DCT變換得到一個(gè)“能量集中區(qū)”,隨后在該區(qū)的直流分量中依據(jù)HVS來(lái)嵌入一位水印,在該區(qū)的交流分量中按照二值邏輯來(lái)嵌入多位水印,改變了以往大部分算法利用彩色空間轉(zhuǎn)換來(lái)隱藏水印信息的思想。 工作二：基于SVD分解的雙彩色圖像數(shù)字水印算法研究專題 研究發(fā)現(xiàn),SVD分解后的U矩陣具有以下特征：其第一列所有元素具有相同的符號(hào)并且他們的值非常接近。于是,先提出一種基于SVD的水印算法;后來(lái),發(fā)現(xiàn)該算法的存在的不足;后來(lái),提出一種改進(jìn)方案來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化基于SVD的彩色水印嵌入到彩色宿主圖像的補(bǔ)償方法,該水印算法完全克服了基于SVD算法的虛警檢測(cè)的問題,并通過所提出的基于優(yōu)化補(bǔ)償?shù)腟VD提高了水印的不可見性。 工作三：基于QR分解的雙彩色圖像數(shù)字水印算法研究專題 圖像塊經(jīng)過QR分解后,得到一個(gè)具有標(biāo)準(zhǔn)正交向量的矩陣Q和一個(gè)上三角矩陣R,QR分解后的矩陣R具有一個(gè)重要的性質(zhì)：若矩陣A的列具有相關(guān)性,則矩陣R第一行的元素的絕對(duì)值很有可能大于其它行中相應(yīng)元素的絕對(duì)值。通過量化矩陣R的第一行第四列的元素來(lái)嵌入水印信息。 工作四：基于四元數(shù)的雙彩色圖像水印算法研究專題 目前的彩色圖像水印算法是在色彩分量分離的基礎(chǔ)上,把水印擴(kuò)展到整幅圖像中,沒有考慮到像素各個(gè)分量之間的聯(lián)系,而且算法需要對(duì)彩色圖像的各個(gè)分量分別做變換和嵌入,計(jì)算量較大。近年來(lái),四元數(shù)理論在彩色圖像處理方面的應(yīng)用尤為突出,在基于四元數(shù)的離散傅立葉變換時(shí),算法始終將彩色像素作為一個(gè)整體來(lái)處理,在具有良好的不易感知性的同時(shí),也保證了算法的魯棒性。 ③技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性 1.研究分析DCT變換過程,融合空域與頻域的優(yōu)點(diǎn)在空域中實(shí)現(xiàn)DCT域中嵌入與提取彩色水印的過程,設(shè)計(jì)DC系數(shù)量化技術(shù)方案,達(dá)到水印的盲提取。 2.首次提取基于Schur分解的盲提取算法,利用其正交矩陣能很好地保留圖像像素內(nèi)部關(guān)系的特點(diǎn),將彩色水印圖像嵌入到彩色宿主圖像中,并進(jìn)一步提高水印的各種性能。 ④技術(shù)的成熟程度,適用范圍和安全性 算法簡(jiǎn)單快捷,適用于數(shù)字媒體的版權(quán)保護(hù) ⑤應(yīng)用情況及存在的問題 1)提高算法的抗幾何攻擊能力。目前關(guān)于彩色圖像的盲水印提取算法對(duì)常見的圖像處理具有較強(qiáng)的魯棒性,對(duì)于部分幾何攻擊（剪切、縮放）也具有很好的抵抗能力,但是需要進(jìn)一步提高算法抵抗大角度旋轉(zhuǎn)的攻擊能力。 2)提高算法的實(shí)用性。目前關(guān)于彩色圖像的盲水印提取算法是建立在實(shí)驗(yàn)仿真的基礎(chǔ)上,應(yīng)該進(jìn)一步優(yōu)化算法性能,減少算法的時(shí)間復(fù)雜度,提高其實(shí)時(shí)性,以便于算法在軟、硬件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。 ⑥歷年獲獎(jiǎng)情況 無(wú) ⑦成果簡(jiǎn)介要向社會(huì)公開,請(qǐng)不要填寫商業(yè)秘密內(nèi)容。 本項(xiàng)目主要研究如何將彩色數(shù)字圖像作為水印嵌入到彩色宿主圖像中去,并能達(dá)到盲提取的目的。該項(xiàng)目既不同于當(dāng)前主要把二值或灰度圖像作為水印的技術(shù),也不同于現(xiàn)有的多為非盲提取的彩色水印技術(shù),因此該項(xiàng)目不但具有一定的新穎性,而且具有一定的挑戰(zhàn)性,將對(duì)電子政務(wù)、電子商務(wù)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的版權(quán)保護(hù)具有非常廣泛的實(shí)用性。
