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随着现代通信技术的发展,人们对图像、音频、视频和其他媒体内容的传送与存储需求正日益增加。保护数字作品产权,确保数字产品安全传输已成为数字媒体领域热点问题与重要问题。自数字水印技术产生以来,其作为一种保护数字媒体版权的有效手段得到了广泛关注与长足发展。研究人员提出了众多面向各种不同领域的应用于版权保护的数字水印方案。但由于实际通信应用中传输的主要是压缩的媒体信息,而现有的压缩域或变换域数字水印算法计算开销都偏高,不能较好地应用于互联网实时环境数字媒体通信应用。BTC(Block Truncation Coding)编码作为一种简单、有效的图像编码方案到人们青睐,近年来研究人员开始将BTC编码(块截断编码)与信息隐藏相结合,开发面向实时环境的快速水印方案。相较于变换域水印算法和其他数据隐藏技术,基于块块截断编码的水印算法不失为一种有效的应用于实时环境的数字媒体版权保护方案。该方案在编码阶段,用两个量化电平与一个比特位平面表示一幅图像以需要更少的存储和更小的计算开销。数字水印或隐秘信息通常嵌入在两个量化电平或比特位平面中。 然而现有基于块截断编码的数字水印算法或没能考虑BTC压缩域视觉特性或没有充分利用其视觉感知特性,不能获得较高的隐藏容量,较好的隐秘图像质量以及较高的水印清晰度。为获得隐藏容量、隐秘图像质量和水印清晰度之间的有效平衡,本文在在充分利用BTC压缩域视觉特性的基础上,着重研究结合块截断编码的数字水印方案,主要研究内容与成果如下。 1.提出一种结合块截断编码的高容量数据隐藏算法。算法直接在BTC编码码元中进行数据隐藏与秘密信息提取。算法首先根据块截断编码两量化电平的差值与平均值估算图像分块纹理特性与亮度特性,然后给出图像子块秘密信息嵌入比特数,从而得以实现秘密信息的自适应嵌入。该算法生成的隐秘BTC图像(块截断编码压缩图像)可获得平均31.60dB的PSNR值,而平均隐藏容量可高达0.2bpp,比同类算法要高。该算法较好地实现了隐藏容量与视觉效果之间的矛盾,可应用于互联网实时环境图像隐秘通信。 2.提出一种面向BTC图像的自适应可见水印方案。现有基于BTC的数字水印算法大多为不可见水印算法,本文在充分挖掘BTC图像视觉屏蔽特性的基础上,设计一种新的可见水印方案。该方案直接在BTC压缩域计算图像视觉特性,并据此确定可见水印自适应嵌入因子与尺度因子,最后将可见水印比特嵌入在两量化电平中。实验结果表明了提出方案良好的隐秘图像视觉质量和水印可见性,同时对通常的信号去除攻击具有较好的鲁棒性。 3.设计一种基于BTC的可逆可见水印算法。算法根据BTC编码码元中二元位平面直接计算出图像分块视觉因子,进而确定比特循环位数,再利用比特循环移位实现可见水印自适应嵌入。可见水印的嵌入不会引起二元位平面的奇偶性变化,因而水印去除时可完全去除可见水印,以无损恢复原BTC图像。仿真实验表明提出算法的有效性,具较好的隐秘图像视觉质量的同时示授权用户难以非法去除水印。 本文研究将为基于块截断编码的数字图像水印方案提供新方法与关键技术,研究成果将为实时环境图像版权保护与内容认证提供技术保障,有助于构建数字媒体产业的健康有序发展环境。