基于图像连通性不变文档水印算法鲁棒性研究-
最后更新时间：2024-03-07
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论文导读：
摘要：针对二值文档图像的连通性是其拓扑结构的特点，提出对基于图像连通性不变文档水印算法的鲁棒性进行研究。利用可翻转像素标准确定可翻转像素，然后将加密后水印信息代替可翻转像素实现水印嵌入，对含水印图像进行噪声攻击和局部篡改的鲁棒性分析。实验结果表明，该算法具有良好的不可见性，能够抵抗噪声攻击，并且也能抵抗删除、修改和添加等局部篡改攻击，其特点可用于对一些文档图像的版权保护。
关键词：文档水印；连通性；鲁棒性
1009-3044(2012)23-5712-03
Robust of Document Watermarking Algorithm Based on Connectivity-Preserving
XI Yan-hua
(School of Physics and Electronics Engineering, Xianyang Normal Universit源于：论文范例www.7ctime.com
y, Xianyang 712000, China)
Abstract: For the binary document images’connectivity is its topology, the robust of the document watermarking algorithm by connectiv? ity-Preserving is analyzed. The criteria of the flippable pixels are used to judge the flippable pixels. The watermarked image can be ob? tained by inserting the encryptedwatermarking into the flippable pixels. The watermarking is performed by extracting the central pixel in the embeddable blocks. Experiments show that the watermarked document image has good quality. The algorithm has robustness for the noise attackand local tampering attack such as deletion, modification and addition.It can be used to protect the copyright of the binary document images.
Key words: document watermarking; connectivity; robust
1概述
随着计算机网络通信和多媒体技术的发展，有关文该文档的版权保护以及内容认证越来越受到广泛重视。数字水印技术作为保护数字文档图像版权和完整性的有效手段，已成为信息安全领域的研究热点。对于数字文档图像来讲，一种典型算法是通过在空间域翻转图像中对视觉影响较小的个别像素来嵌入水印。
文献根据翻转像素引起的图像块连通性与平滑性的变化情况，通过翻转图像块中优先级别高的像素点进行水印嵌入。文献提出了利用图像块连通性不变确定可翻转像素，然后利用hash函数对除去可翻转像素的图像进行一系列加密处理后前后进行水印嵌入，该方法用于图像完整性认证。由于二值文档图像的连通性是其拓扑结构,当其经受平移、旋转、拉伸、压缩、扭变等操作后,其连通性是不变的。所以该文对文献中提出的基于图像连通性不变的水印算法的鲁棒性进行研究分析。
2像素可翻转性判断
二值图像中像素与像素之间的关系用邻接来表示。除图像边缘外,每个像素都有8个邻点。在对图像进行处理时,常采用2种邻接定义: 4邻接和8邻接，该文采用4邻接，由4个邻点组成的邻域称为4邻域，两个像素点是4邻接,则称它们为4连通，类似的有8连通[3]。如图1所示3×3图像块的中心点像素为P,则其4邻域分别是W1、W3、W5、W7。二值图像只有黑白2个灰度级，因此对这种图像修改必须考虑改动该像素点对其邻域的影响。许多学者对于该方面进行了大量研究。其中文献［2］提出了基于图像块连通性不变的数字文档认证水印算法，该算法中利用图像块的连通性不变的特点来判断像素的可翻转性，其判断标准为：
像素的可翻转性是由3×3图像块中中心像素和其领域的连通性决定的。假设“1”代表黑像素，“0”代表白像素。
图4（c）被添加的含水印图像及提取水印图4（d）被修改的含水印图像及提取水印
2）局部篡改攻击
由于实际生活中针对文本图像的攻击主要集中在局部篡改上，体现在对文本的删除、添加和修改攻击等方面。图4(a)（b）分别为对图2（c）含水印图像的进行两处（第
3行和第9、10、11行）和一处（第7行）删除攻击，图4（c）和（d）为对含水印图像进行添加（第5行）和修改（倒数第4行）攻击图像以及提取水印，从提取的水印信息中都可以辨析出原水印。
从实验结果可以看出该算法对于噪声攻击和局部篡改都具有鲁棒性，可以利用提取水印作为文档图像版权保护。
该文对基于连通性不变的水印算法的鲁棒性进行了分析，实验结果证明该方法具有对噪声和局部篡改的鲁棒性。该特点可用于对文档图像的版权保护。然而，对于文本图像，一般用于图像认证的水印比较有应用价值，而认证水印对于局部篡改要具有相当灵敏的易碎性，所以要将该算法用于认证水印中应该采取其他措施，如文献［2］中方法。
Wu Min,Liu Bede.Data Hiding in Binary Images for Authentication and Annotation[J].IEEE Transactions on Multimedia, 2004,6(4): 528-538.
Huijuan Yang,Alex C.论文导读：Kot,datahidingfortextdocumentimageauthenticationbyconnectivity-preserving.IEEEInternationalConfer?enceonSpeech,Acoustics,andSignalProcessing,2005:505-508.朱虹.数字图像处理基础.北京:科学出版社,200
[3]朱虹.数字图像处理基础[M].北京:科学出版社,2005.
摘要：针对二值文档图像的连通性是其拓扑结构的特点，提出对基于图像连通性不变文档水印算法的鲁棒性进行研究。利用可翻转像素标准确定可翻转像素，然后将加密后水印信息代替可翻转像素实现水印嵌入，对含水印图像进行噪声攻击和局部篡改的鲁棒性分析。实验结果表明，该算法具有良好的不可见性，能够抵抗噪声攻击，并且也能抵抗删除、修改和添加等局部篡改攻击，其特点可用于对一些文档图像的版权保护。
关键词：文档水印；连通性；鲁棒性
1009-3044(2012)23-5712-03
Robust of Document Watermarking Algorithm Based on Connectivity-Preserving
XI Yan-hua
(School of Physics and Electronics Engineering, Xianyang Normal Universit源于：论文范例www.7ctime.com
y, Xianyang 712000, China)
Abstract: For the binary document images’connectivity is its topology, the robust of the document watermarking algorithm by connectiv? ity-Preserving is analyzed. The criteria of the flippable pixels are used to judge the flippable pixels. The watermarked image can be ob? tained by inserting the encryptedwatermarking into the flippable pixels. The watermarking is performed by extracting the central pixel in the embeddable blocks. Experiments show that the watermarked document image has good quality. The algorithm has robustness for the noise attackand local tampering attack such as deletion, modification and addition.It can be used to protect the copyright of the binary document images.
Key words: document watermarking; connectivity; robust
1概述
随着计算机网络通信和多媒体技术的发展，有关文该文档的版权保护以及内容认证越来越受到广泛重视。数字水印技术作为保护数字文档图像版权和完整性的有效手段，已成为信息安全领域的研究热点。对于数字文档图像来讲，一种典型算法是通过在空间域翻转图像中对视觉影响较小的个别像素来嵌入水印。
文献根据翻转像素引起的图像块连通性与平滑性的变化情况，通过翻转图像块中优先级别高的像素点进行水印嵌入。文献提出了利用图像块连通性不变确定可翻转像素，然后利用hash函数对除去可翻转像素的图像进行一系列加密处理后前后进行水印嵌入，该方法用于图像完整性认证。由于二值文档图像的连通性是其拓扑结构,当其经受平移、旋转、拉伸、压缩、扭变等操作后,其连通性是不变的。所以该文对文献中提出的基于图像连通性不变的水印算法的鲁棒性进行研究分析。
2像素可翻转性判断
二值图像中像素与像素之间的关系用邻接来表示。除图像边缘外,每个像素都有8个邻点。在对图像进行处理时,常采用2种邻接定义: 4邻接和8邻接，该文采用4邻接，由4个邻点组成的邻域称为4邻域，两个像素点是4邻接,则称它们为4连通，类似的有8连通[3]。如图1所示3×3图像块的中心点像素为P,则其4邻域分别是W1、W3、W5、W7。二值图像只有黑白2个灰度级，因此对这种图像修改必须考虑改动该像素点对其邻域的影响。许多学者对于该方面进行了大量研究。其中文献［2］提出了基于图像块连通性不变的数字文档认证水印算法，该算法中利用图像块的连通性不变的特点来判断像素的可翻转性，其判断标准为：
像素的可翻转性是由3×3图像块中中心像素和其领域的连通性决定的。假设“1”代表黑像素，“0”代表白像素。
图4（c）被添加的含水印图像及提取水印图4（d）被修改的含水印图像及提取水印
2）局部篡改攻击
由于实际生活中针对文本图像的攻击主要集中在局部篡改上，体现在对文本的删除、添加和修改攻击等方面。图4(a)（b）分别为对图2（c）含水印图像的进行两处（第
3行和第9、10、11行）和一处（第7行）删除攻击，图4（c）和（d）为对含水印图像进行添加（第5行）和修改（倒数第4行）攻击图像以及提取水印，从提取的水印信息中都可以辨析出原水印。
从实验结果可以看出该算法对于噪声攻击和局部篡改都具有鲁棒性，可以利用提取水印作为文档图像版权保护。
该文对基于连通性不变的水印算法的鲁棒性进行了分析，实验结果证明该方法具有对噪声和局部篡改的鲁棒性。该特点可用于对文档图像的版权保护。然而，对于文本图像，一般用于图像认证的水印比较有应用价值，而认证水印对于局部篡改要具有相当灵敏的易碎性，所以要将该算法用于认证水印中应该采取其他措施，如文献［2］中方法。
Wu Min,Liu Bede.Data Hiding in Binary Images for Authentication and Annotation[J].IEEE Transactions on Multimedia, 2004,6(4): 528-538.
Huijuan Yang,Alex C.论文导读：Kot,datahidingfortextdocumentimageauthenticationbyconnectivity-preserving.IEEEInternationalConfer?enceonSpeech,Acoustics,andSignalProcessing,2005:505-508.朱虹.数字图像处理基础.北京:科学出版社,200
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Kot, data hiding for text document image authentication by connectivity-preserving [C].IEEE International Confer? ence on Speech,Acoustics,and Signal Processing,2005:505-508.[3]朱虹.数字图像处理基础[M].北京:科学出版社,2005.