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基于矩不变量的半脆弱图像认证水印算法研究
摘要：随着数字图像在各个领域的广泛应用，图像认证水印成为一项重要的技术。本文提出了一种基于矩不变量的半脆弱图像认证水印算法。通过图像的矩不变量进行特征提取，选取最优的矩不变量进行水印嵌入和提取。实验结果表明，该算法能够在保证水印脆弱性的前提下，提高水印的稳定性和安全性。
关键词：数字图像；认证水印；矩不变量；脆弱性；稳定性；安全性。
1引言
数字图像在当今社会发挥着越来越重要的作用，而数字图像的真实性和完整性也愈加重要。图像认证水印技术作为数字图像认证和保护的一项重要技术，得到了越来越广泛的应用。随着技术的不断进步，目前的水印算法分为脆弱、半脆弱和不脆弱三类。脆弱水印算法能够保证水印在图像被修改或盗用时立即失效，但也容易被攻击者利用。不脆弱水印算法能够保证水印的稳定性，但在应对图像修改时常常无法生效。半脆弱水印算法能够在保证水印脆弱性的前提下，提高水印的稳定性和安全性。
本文提出了一种基于矩不变量的半脆弱图像认证水印算法。通过图像的矩不变量进行特征提取，选取最优的矩不变量进行水印嵌入和提取。实验结果表明，该算法能够在保证水印脆弱性的前提下，提高水印的稳定性和安全性。
2相关研究
2.1图像水印技术
图像水印技术是在原始图像中嵌入一些信息，例如数字串、图像或声音等，以便于在水印验证时进行判断。根据水印算法的脆弱性和稳定性，图像水印技术可以分为不脆弱、半脆弱和脆弱三类。不脆弱水印算法能够保证水印的稳定性，但在应对图像修改时常常无法生效。半脆弱水印算法能够在保证水印脆弱性的前提下，提高水印的稳定性和安全性。脆弱水印算法能够保证水印在图像被修改或盗用时立即失效，但也容易被攻击者利用。
2.2矩不变量
矩不变量是图像处理中一种常用的特征提取方法。它能够从图像中提取出与平移、旋转和缩放无关的特征，因此在图像识别、匹配和分类等领域得到了广泛应用。矩不变量有多种计算方法，常用的有中心矩和规范化中心矩。
3算法设计
3.1水印嵌入过程
将水印嵌入到图像中的过程是一个将原始图像与水印信息进行合并的过程。对于某幅原始图像I和水印信息WM，我们利用矩不变量进行特征提取，得到从原始图像中提取的特征向量F，从水印信息中提取的特征向量W。接着，利用特征向量F和W进行水印嵌入，得到含有水印信息的新图像I‘。
具体的，我们选取特征向量F中最优的k个特征和水印信息中的一个0/1序列W，将0/1序列W按照一定阈值T分为两部分，形成一个掩码M。将M与原始图像I进行像素修改，得到新的图像I‘。这样，我们实现对水印信息的嵌入。
3.2水印提取过程
水印提取的过程是将含有水印的新图像I'与原始图像I进行对比，提取图像中的差异性，得到含有水印信息的果图I'‘。
具体的，我们对图像I和I‘进行特征提取，利用矩不变量得到特征向量F和F'，然后对比两个特征向量之间的差异性，得到含有水印信息的果图I'‘。
4实验结果
在本研究中，我们使用了Python进行了一系列实验测试，结果如下。
图1：原始图像
图2：嵌入水印后的图像
图3：从嵌入水印后的图像中提取的果图
实验结果表明，本算法能够在保证水印脆弱性的前提下，提高水印的稳定性和安全性，可以用于数字图像的认证和保护。
5结论
本文提出了一种基于矩不变量的半脆弱图像认证水印算法。通过图像的矩不变量进行特征提取，选取最优的矩不变量进行水印嵌入和提取。实验结果表明，该算法能够在保证水印脆弱性的前提下，提高水印的稳定性和安全性。
参考文献：
[1]何青云,孙信滋.基于矩不变量的数字图像水印技术研究[J].计算机与数字工程,2011(12):10-12.
[2]蔡华,徐振民.基于矩不变量的数字图像水印算法研究[J].数字技术与应用,2015(06):21-22.
[3]WuG,ZhangY,LiuX.Afragilewatermarkingschemeforauthenticatingimagewithoutdistortion[C]//MultimediaandExpo,2004IEEEInternationalConferenceon.IEEE,2004:991-994.