34、典型可逆水印方法的分析与比较

典型可逆水印方法的分析与比较

在敏感图像领域，如深空探测、军事侦察和医学诊断等，传统水印往往难以发挥作用。这是因为用户担心在图像嵌入其他数据后，原始信息会丢失。尽管早期水印方法对宿主信号的失真难以察觉，但仍可能导致部分宿主信息永久丢失。为解决这一问题，可逆（无损）水印的概念应运而生。本文将对三种典型的可逆水印方法进行分析和比较。

1. 引言

传统水印方法通常通过牺牲宿主信号中难以察觉的信息来实现水印嵌入。例如，用脆弱水印替换宿主图像的最低有效位（LSB）平面。然而，这种策略不适用于一些新的应用场景，如遥感、军事图像和医学诊断，这些场景要求在不永久扭曲宿主信息的前提下进行认证或数据完整性验证。

为解决这一问题，一些研究人员提出了可逆（无损）水印的概念。但并非所有图像都能实现可逆认证，例如随机图像在嵌入额外认证信息时，必然会对部分图像位造成永久损坏。不过，自然图像的视觉冗余使得在图像中嵌入微弱且难以察觉的信号成为可能，从而实现无需访问原始图像或其衍生辅助数据的自我认证。

早期，Honsinger等人提出使用模256加法来嵌入水印位。这种方法在像素值远离上下边界时效果良好，但当大量像素接近边界时，翻转像素会在水印图像中产生令人讨厌的椒盐噪声。

真正引发对可逆水印关注的是几篇论文的发表，特别是[1]-[3]。这些论文不仅展示了可逆水印的潜在应用，还描述了其原理和嵌入方案。Fridrich等人提出了三种可逆数据嵌入方法，包括鲁棒水印、脆弱水印和压缩域水印。后来，他们又提出了RS方法，通过操纵LSB平面嵌入消息位，即使在LSB平面无结构的图像中也能保持较高的图像质量。Tian则探索了一种新的可逆数据隐藏方法，通过修改和替换整数小波变换系数来实现大数据隐