[论文解读] Secure Watermarking Scheme for Color Image Using Intensity of Pixel and LSB Substitution

Nagaraj V. Dharwadkar, B. B. Amberker|ArXiv.org|Dec 19, 2009

Advanced Steganography and Watermarking Techniques参考文献 1被引用 15

一句话总结

本文提出了一种基于像素强度的LSB替换盲不可见水印方案，用于彩色图像。通过根据通道强度动态调整每像素的嵌入位数，并使用密钥保护水印，该方法实现了高容量（相当于载体图像大小）以及对压缩、噪声和裁剪等常见图像攻击的鲁棒性。

ABSTRACT

In this paper a novel spatial domain LSB based watermarking scheme for color Images is proposed. The proposed scheme is of type blind and invisible watermarking. Our scheme introduces the concept of storing variable number of bits in each pixel based on the actual color value of pixel. Equal or higher the color value of channels with respect to intensity of pixel stores higher number of watermark bits. The Red, Green and Blue channel of the color image has been used for watermark embedding. The watermark is embedded into selected channels of pixel. The proposed method supports high watermark embedding capacity, which is equivalent to the size of cover image. The security of watermark is preserved by permuting the watermark bits using secret key. The proposed scheme is found robust to various image processing operations such as image compression, blurring, salt and pepper noise, filtering and cropping.

研究动机与目标

• 开发一种安全、盲化且不可见的彩色图像水印方案，同时保持高嵌入容量。
• 通过基于彩色通道强度调整每像素的水印位数，解决固定位数嵌入的局限性。
• 在嵌入前使用密钥对水印位进行置换，以增强安全性。
• 确保对压缩、噪声和裁剪等常见图像处理攻击具有鲁棒性。
• 实现与原始载体图像大小相当的嵌入容量。

提出的方法

• 该方案利用彩色图像的红色、绿色和蓝色（RGB）通道进行水印嵌入。
• 每像素嵌入的位数由彩色通道的强度决定：强度值越高，可存储的位数越多。
• 在嵌入前使用密钥对水印位进行置换，以增强安全性。
• 根据强度阈值，选择性地在选定通道中应用LSB替换。
• 水印在空间域中嵌入，保持视觉质量，并支持盲提取。
• 该方法支持高嵌入容量，容量等同于载体图像大小。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不降低图像质量的前提下，最大化空间域水印的嵌入容量？
• RQ2 基于强度的每像素动态位分配是否能同时提升容量和不可感知性？
• RQ3 基于密钥的置换在防止未经授权检测水印方面有多有效？
• RQ4 所提出的方案对常见图像处理操作的鲁棒性如何？
• RQ5 盲水印方案能否在保持彩色图像中不可见性的同时实现高容量？

主要发现

• 所提出的方案实现了与载体图像大小相当的嵌入容量，从而实现了高数据嵌入效率。
• 该方法对图像压缩、模糊、椒盐噪声、滤波和裁剪攻击均表现出鲁棒性。
• 基于强度的可变位分配显著提高了嵌入效率并保持了视觉质量。
• 基于密钥的水印位置换显著增强了对未经授权提取的防护能力。
• 该方案为盲水印，可在无需原始载体图像的情况下实现水印提取。
• 水印具有不可见性，研究中的视觉和感知评估已证实这一点。