基于支持向量機(jī)的彩色圖像數(shù)字水印算法研究.pdf

1、魯棒性是目前數(shù)字水印技術(shù)中亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一，開(kāi)展高魯棒性的數(shù)字圖像水印技術(shù)研究非常必要。本文圍繞支持向量機(jī)(Support Vector Machine, SVM)機(jī)器學(xué)習(xí)方法在數(shù)字圖像水印中的應(yīng)用展開(kāi)研究，在具有良好學(xué)習(xí)和泛化性能的支持向量機(jī)在圖像空間域和變換域嵌入和提取水印中的應(yīng)用方法方面進(jìn)行深入研究。結(jié)合人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)特性，在嵌入水印的圖像滿(mǎn)足視覺(jué)質(zhì)量的前提下，提出性能良好的數(shù)字水印算法，解決關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，增強(qiáng)水印魯棒性，為數(shù)

2、字水印技術(shù)的推廣提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用支撐。
　　針對(duì)空間域水印算法性能較差問(wèn)題，結(jié)合支持向量機(jī)良好的學(xué)習(xí)和泛化性能，提出一種基于支持向量回歸機(jī)(Support Vector Regression, SVR)的空間域水印算法。算法利用YCbCr彩色模型亮度分量Y的局部自相似性，利用SVR模擬像素亮度值與其鄰域的關(guān)系，在亮度分量中嵌入水印。為減小支持向量機(jī)的泛化誤差，選擇方差值較小的圖像亮度子塊訓(xùn)練 SVR模型和嵌入水印信息。提取水印時(shí)

3、，不需要原始彩色圖像，只在測(cè)試圖像中重新訓(xùn)練SVR和提取水印。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法對(duì)中高級(jí)質(zhì)量JPEG壓縮、高斯低通濾波、馬賽克、模糊、銳化、直方圖均衡、飽和度增強(qiáng)、加噪、旋轉(zhuǎn)、扭曲、剪切等攻擊有良好的魯棒性，尤其抵抗縮放攻擊的性能更強(qiáng)。
　　分析圖像離散余弦變換(Discrete Cosine Transform，DCT)域特點(diǎn)，提出一種基于支持向量回歸機(jī)的離散余弦變換域水印算法。在彩色圖像YCbCr彩色模型亮度分量Y的離散余弦變

4、換域中，算法利用 SVR模擬中頻系數(shù)與變換系數(shù)的非線(xiàn)性關(guān)系，利用這種關(guān)系將水印信息嵌入到中頻系數(shù)中。在水印的提取過(guò)程中，在測(cè)試圖像中重新訓(xùn)練SVR并提取水印。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用與空間域水印算法同樣的攻擊方式，算法表現(xiàn)了良好的魯棒性，尤其對(duì)JPEG壓縮的魯棒性更強(qiáng)。
　　分析圖像離散小波變換(Discrete Wavelet Transform，DWT)域特點(diǎn)，提出一種基于支持向量回歸機(jī)的離散小波變換域水印算法。算法在彩色圖像 YC

5、bCr彩色模型的亮度分量Y中進(jìn)行一級(jí)小波變換，在低頻子帶系數(shù)中嵌入水印。算法同時(shí)利用低頻子帶中的小波系數(shù)與其鄰域系數(shù)的非線(xiàn)性關(guān)系，低頻子帶和3個(gè)高頻子帶相同位置的系數(shù)之間的非線(xiàn)性關(guān)系訓(xùn)練支持向量機(jī)，得到 SVR關(guān)系模型并嵌入水印。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用與空間域水印算法同樣的攻擊方式，算法也表現(xiàn)了良好的魯棒性，尤其抵抗隨機(jī)行列去除攻擊的能力更強(qiáng)。
　　分析可見(jiàn)水印技術(shù)，針對(duì)可見(jiàn)水印存在容易被去除，且一旦被去除將失去保護(hù)版權(quán)作用的問(wèn)題，提

6、出一種雙重水印算法。即在彩色圖像中嵌入可見(jiàn)水印用于明確標(biāo)識(shí)版權(quán)，再嵌入一個(gè)不可見(jiàn)水印用于加強(qiáng)版權(quán)保護(hù)。算法結(jié)合人類(lèi)視覺(jué)特性，將可見(jiàn)水印嵌入在HSV彩色模型的明度分量V中，根據(jù)彩色圖像的明亮度自適應(yīng)地調(diào)整有意義水印信息的明或暗，并根據(jù)紋理特性設(shè)定水印的嵌入強(qiáng)度。根據(jù)可見(jiàn)水印嵌入的區(qū)域，利用文中提出的基于支持向量回歸機(jī)的空間域和變換域不可見(jiàn)水印嵌入方法在彩色圖像的其它區(qū)域嵌入不可見(jiàn)水印。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)濾波、模糊、銳化、加噪、旋轉(zhuǎn)、縮放、扭