基于混沌和圖像矩的魯棒.pdf

1、由于零水印采取零嵌入的方式，并未修改原始數(shù)字媒體，因而數(shù)字媒體的視覺質量和完整性等得到了保證，也不存在嵌入式水印中的魯棒性與不可見性的矛盾。盡管目前對零水印安全技術的研究取得了一定的進展，但已有的零水印方案對幾何攻擊的抵抗能力很差。因此，開展具有高魯棒性的零水印技術研究非常必要。
　　圍繞這一主題，本文首先分類并全面綜述了水印技術研究現(xiàn)狀，接著介紹了混沌和圖像矩技術，然后將混沌和圖像矩技術應用于抗攻擊的魯棒零水印技術研究中，在復合

2、混沌構造、笛卡兒坐標矩和極坐標矩的應用、多倍零水印以及圖像篡改定位等方面進行深入研究。本文主要工作及貢獻包括：
　?。?）利用定義在笛卡兒坐標空間的Tchebichef不變矩和經(jīng)過復合混沌優(yōu)化后的SVR，提出一種抗幾何攻擊零水印方案。
　　為了改善數(shù)字水印抵抗幾何攻擊的性能，基于定義在笛卡兒坐標空間的Tchebichef不變矩和優(yōu)化的回歸型支持向量機（Support Vector for Regression，SVR），提出

3、一種魯棒零水印方案。該方案定義了一種復合混沌系統(tǒng)，并給出了該復合混沌系統(tǒng)的密鑰空間、隨機復雜度及抗預測能力分析。把該復合混沌系統(tǒng)應用于水印的加密，提高了零水印方案的安全性。同時，利用該復合混沌系統(tǒng)給出了改進的變尺度混沌優(yōu)化SVR方法。對非線性Hermite函數(shù)進行的函數(shù)逼近測試結果表明在采用復合混沌對SVR優(yōu)化后，各項性能測試指標都得到了改善。將檢測圖像的受攻擊樣本與水印圖像的Tchebichef不變矩通過優(yōu)化的SVR進行關聯(lián)和訓練，構

4、造SVR MIMO系統(tǒng)模型用于零水印的檢測。仿真結果和性能分析表明，提出的零水印方案具有較好的抗幾何攻擊能力，綜合性能優(yōu)于其它同類算法。
　　（2）提出了一種基于定義在極坐標空間上的Bessel-Fourier矩特征向量的魯棒可視零水印算法
　　定義在笛卡兒坐標空間上的離散正交矩，其幾何變換不變性較難獲取。而定義在極坐標空間 Bessel-Fourier矩是最新提出的一種正交矩，它具備良好的旋轉不變性且易獲得，同時比其他同類

5、正交矩性能更優(yōu)越。因而本文基于 Bessel-Fourier矩特征向量提出了一種魯棒可視零水印算法。首先，對圖像進行平移、縮放規(guī)范化處理，然后計算規(guī)范化圖像的Bessel-Fourier矩幅度，得到的幅度值具有旋轉不變性，將其二值化后構造成特征圖像，并與 logo圖像作異或操作后生成校驗圖像，將校驗圖像保存在可信機構（Trusted Authority，TA）。在對檢測圖像進行版權認證時，將提取的特征圖像與校驗圖像作異或操作后同原始 l

6、ogo圖像做比較，從視覺上就可判斷檢測圖像有無版權，同時也可以客觀指標準確率AR（Accuracy Rate）來衡量。
　?。?）設計了基于曲率特征域的多倍零水印版權認證方案
　　基于曲率特征域，提出了一種多倍零水印版權認證方案。該方案設計一種圖像增強和噪聲抑制方法并應用于曲率多特征的提取，利用Bessel-fourier矩相位分量提出一種受攻擊圖像旋轉角度的簡單估計算法，并采用具有強泛化能力和快速學習特點的極限學習機（Ex

7、treme Learning Machine，ELM）訓練模型來完成對多倍零水印的檢測。利用提出方案對Lena圖像、卡通圖像、醫(yī)療圖像、遙感圖像和藝術圖像等類型圖像進行了測試，試驗結果表明提出的無損版權認證方案比現(xiàn)有的四種方法具有更好的整體性能，尤其在抗大尺度剪切和大角度旋轉攻擊方面。最后，對影響算法性能的幾個因素分別作出了定性和定量的分析，這些因素包括相位及幅度分量、特征向量維度和ELM優(yōu)化。
　?。?）提出了一種基于混沌映射的