量子图像水印

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1、基于受限几何变换的量子图像水印及识别田国敬2012.4.9目录背景介绍图像的量子表示量子图像的几何变换量子图像水印及识别过程模拟实验1.背景介绍数字水印是将一些标识信息直接嵌入数字载体或是间接表示出来，并且不影响原载体的使用价值，也不容易被探知和再次修改，但可以被生产方识别和辨认。通过这些隐藏在载体中的信息，可以达到确认内容创建者、购买者、传送隐秘信息或者判断载体是否被篡改等目的。对于经典数据，数字图像水印在抵制盗版方面已经取得了很大的成功。但是对于量子数据，甚至一直没有提出图像及水印信息的量子表示形式。另外，在量子信息处理方

2、面，已相继提出了量子傅立叶变换、量子小波变换和量子离散余弦变换，并证明了其较经典形式的优越性。另外，我们还应熟悉量子计算（量子态、量子基础操作及相关性质）的相关背景知识。基于图像的量子表示（FRQI），作者提出了量子图像的快速几何变换（GTQI），并在此基础上进一步提出了量子图像水印与识别方案（WaQI）。2.图像的量子表示经典图像是用矩阵来表示的，矩阵的大小就是图像的大小，亦即像素点的个数。现在要把图像表示成量子形式，作者提出其中，表示每个点的像素值被编码后的角度向量，是像素点，系数用来保证表示成的量子态是单位的。举例说明如

3、下2.图像的量子表示这种量子表示称为FRQI（FlexibleRepresentationofQuantumImage），是因为表示是灵活的。注：即：左图按“线形”表示，右图则按“块形”表示。因为像素点位置的表示是作为计算基态的，其表达方式的不同必定会影响整个图像的量子态表示。“表示”有问题3.量子图像的几何变换在图像用FRQI表示成量子态后，对其像素点的位置进行变换操作（所谓几何变换），使得图像能够实现翻转、交换、旋转，即其中，是酉操作。对2-维图像来讲，一般地，的量子线路如下3.量子图像的几何变换具体地，水平翻转操作与对称

4、交换操作的量子电路如下表现在图像上3.量子图像的几何变换原始图像3.量子图像的几何变换前述几何变换是作用在整个图像上的，即量子叠加态的的每一项都要变化，这在实际应用中往往是不常使用的。人们更倾向于利用一些控制因素，来实现小区域或是特殊区域的几何变换，这样也更有意义。首先，将图像进行分块其次，利用控制变量将几何变换锁定在某个小区域，如下半部分，并实施翻转操作4.量子图像水印及识别过程首先介绍量子图像水印的嵌入过程，框架如下可分为两个部分——经典嵌入（得到）、变换为量子电路，来生成量子水印嵌入电路。算法的主要目的——使原始载体图像

5、和含水印图像最大保真；确定每个分块上的量子操作。Textinhere4.量子图像水印及识别过程算法的具体步骤►准备将原始图像（载体和水印）转变为灰度图像后，对其中每个像素点重新编码，从而得到了两个图像的长的二进制字符串，再编码为量子比特。►确定迭代次数在下一步中上述图像被递归地合并，直到满足条件其中从而得到图像矩阵与。►分块合并(1)其中的是由分块内容确定的(下页图)；(2)只有第一步中含有0，之后出现的是1（个数为）和-1（个数为），合并时按照下页表格中的规则；(3)如此迭代合并，最终可以得到及。4.量子图像水印及识别过程e

6、=1e=-1注1：第一轮返回值e的确定注2：第一轮返回值e的确定►嵌入其中的运算“”，由右表给出之后不会再出现0的！►译成量子操作将最后的中含有的量按个数多少依次记为，再依次实施、（或是）、，于是便生成了量子电路。4.量子图像水印及识别过程一个例子：载体图像水印信息水印示意图经典译成量子电路解释4.量子图像水印及识别过程关于水印识别其实为水印嵌入的逆过程从上述例子中更容易看出互逆5.模拟实验实验是在经典计算机上用MATLAB实现的，评定标准包括直观上的视觉效果和客观上的峰值信噪比——，于是。►含水印图像的质量与“载体图像和水印

7、信息的复杂度”之间是独立的►对同一载体-水印对来讲，增大尺寸，可以改变含水印图像的质量5.模拟实验5.模拟实验►对同一载体-水印对来讲，载体图像和水印信息是相互的，即可交换►与经典水印技术的比较从嵌入容量和图像质量两个角度考虑常用最近5.模拟实验Thanks!