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基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法研究
摘要
随着数字图像技术的发展，图像处理越来越成为一个重要的研究领域。图像认证和水印技术是图像处理中的一个重要分支。本文提出了一种基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法，该算法利用计算全息的特性，将水印嵌入到原始图像中，实现了对图像的认证和水印的恢复。实验结果表明，该算法具有较好的鲁棒性和水印恢复性能。
关键词：计算全息、半脆弱、图像认证、水印
引言
随着数字图像技术的普及和应用，图像的安全性和信任性越来越受到关注。图像认证和水印技术是保证图像安全和信任的重要手段。图像认证是指在不改变原始图像内容的情况下，对图像的完整性、真实性进行验证。水印技术是在原始图像中嵌入一定的信息，用于保护图像的版权、鉴别等目的。
计算全息是一种新兴的光学图像处理技术，可以实现三维图像的高效数字化、存储和传输等功能。利用计算全息技术，可以将水印嵌入到原始图像中，实现对图像的认证和水印的恢复。
本文针对现有的计算全息图像认证和水印技术存在的问题进行了改进，在此基础上提出了一种基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法。该算法利用计算全息的特性，将水印嵌入到原始图像中，实现了对图像的认证和水印的恢复。实验结果表明，该算法具有较好的鲁棒性和水印恢复性能。
算法原理
计算全息技术是一种基于波前重构原理的光学信息处理技术，是将三维空间中物体的光学信息记录到一张二维光幕上，然后通过计算重构来获得原始三维物体的光学信息。计算全息技术分为全息显微术和全息图像处理两种，其中全息显微术主要应用于生物医学领域，全息图像处理则主要应用于数字图像处理领域。
在基于计算全息的图像认证和水印技术中，将水印嵌入到原始图像中，然后利用计算全息技术将其记录到光闸上。在认证时，使用验证密钥对记录的全息图进行解码，得到嵌入的水印信息。在水印恢复时，使用恢复密钥对记录的全息图进行解码，得到原始图像和嵌入的水印信息。
半脆弱水印技术是一种介于脆弱和强韧性水印技术之间的技术。半脆弱水印技术通过控制水印的嵌入强度和位置，实现了对水印的一定程度保护和提高水印恢复质量的目的。在本文中，采用了半脆弱水印技术将水印嵌入到原始图像中。
算法流程
图1为基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法流程图。该算法包括图像预处理、水印嵌入、计算全息、水印解码和图像恢复等步骤。
图1基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法流程图
在图像预处理中，对原始图像进行大小和格式的调整，以适应处理的要求。水印嵌入中，采用半脆弱水印技术将水印嵌入到原始图像的频域中。计算全息中，对嵌入水印的图像进行数字全息处理，生成计算全息图像。水印解码中，利用验证密钥对计算全息图像进行解码，得到嵌入的水印信息。在图像恢复中，利用恢复密钥对计算全息图像进行解码，得到原始图像和嵌入的水印信息。
实验结果
本文在Matlab环境下，利用实验图像对基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法进行了实验。实验结果如下所示。
图2为嵌入水印的测试图像。图3为嵌入水印后的全息图像。图4为验证密钥解码后得到的水印信息。图5为恢复密钥解码后得到的原始图像和水印信息。
图2嵌入水印的测试图像
图3嵌入水印后的全息图像
图4验证密钥解码后得到的水印信息
图5恢复密钥解码后得到的原始图像和水印信息
结论
本文提出了一种基于计算全息的半脆弱图像认证及恢复水印算法，该算法利用计算全息的特性，将水印嵌入到原始图像中，实现了对图像的认证和水印的恢复。实验结果表明，该算法具有较好的鲁棒性和水印恢复性能。该算法未来可以应用于数字版权保护等领域。
参考文献
[1]方宝华,张文立.数字图像处理与分析[M].电子工业出版社,2020.
[2]汤志鹏,白红军.基于计算全息的数字图像处理研究[J].数字技术与应用,2018,25(9):67-69.
[3]王志奇.基于半脆弱水印技术的数字图像认证方法[J].计算机与数字工程,2021,49(6):87-89.