2、基于扩展加性噪声模型和置乱的抗打印-扫描二值地图水印技术

基于扩展加性噪声模型和置乱的抗打印-扫描二值地图水印技术

1. 背景与问题提出

随着信息技术的发展，数字资源的应用日益广泛，但也带来了安全问题，数字水印技术应运而生。在实际应用中，纸质文档的版权保护至关重要，然而打印 - 扫描操作会导致图像出现像素和几何失真，这就要求用于纸质文档版权保护的数字水印算法具有更强的鲁棒性。

对于军事地图和建筑设计方案等二值图像，人类视觉系统更容易察觉其失真，因此二值图像水印的不可感知性要求更为严格。目前，现有的研究主要集中在传统数字水印领域，针对抗打印 - 扫描水印的研究相对较少。一些现有方法在不可感知性、水印容量和鲁棒性方面存在不足。

为了验证纸质地图的来源，提出了一种基于可翻转像素、图像置乱和扩展打印 - 扫描加性噪声模型的盲水印方案，该方案具有以下优点：
- 扩展了打印 - 扫描过程的加性噪声模型，更准确地反映了实际应用情况。
- 图像置乱的应用提高了水印容量，便于二值地图的抗打印 - 扫描水印应用。
- 与现有方案相比，该方案的容量、不可感知性和鲁棒性都有显著提高。

2. 方案描述

该方案主要由像素翻转、图像置乱和扩展打印 - 扫描加性噪声模型三个部分组成。

2.1 可翻转像素

可翻转像素是指翻转概率大于或等于某个阈值的像素。翻转概率是指某个像素翻转后图像失真的明显程度，翻转概率越大，对图像造成的失真越小。

计算翻转概率需要考虑由像素及其相邻 8 个像素组成的 3×3 局部窗口的平滑度和连通性。对于不在 8 个像素包围中的像素（如图像最外层像素），其翻转概率设为 0。具体计算步骤如下：
1. 如果