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图像半脆弱水印及相关技术研究

作　者: 史晓韦
导　师: 刘粉林
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 图像认证 半脆弱数字水印 JPEG压缩 篡改定位 类型区分 矩阵调制
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 32次
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内容摘要


本文首先对数字图像的认证技术进行了概述。在此基础上,对基于半脆弱数字水印的图像认证技术进行了较为深入的研究,针对余淼的算法在特定伪造攻击下存在安全漏洞的问题,提出了一种改进算法;针对区分篡改类型的问题,提出了一种新的抗JPEG压缩的半脆弱水印算法;针对域转换的取整操作所引起的水印丢失问题,给出了一种可以抵抗域转换的半脆弱水印算法。具体内容包括:首先,分析了余淼的算法在安全性方面存在的问题,提出并实现了针对该算法的一种伪造攻击,在此基础上提出了一种高安全性的JPEG图像认证算法。算法通过将水印生成系数与嵌入系数同时参与水印生成,实现了对内容和水印的保护。理论分析和实现表明,新算法能够有效抵抗拼贴攻击,并相对于现有算法有更低的漏警概率。其次,针对目前JPEG图像认证算法大多难以区分篡改类型的问题,基于多重水印技术提出了一种能区分篡改类型的JPEG图像半脆弱水印算法。算法结合JPEG压缩不变性实现水印嵌入,通过采用双重水印和最小块相关策略,以解决篡改类型区分和篡改区域定位的问题。算法具有精确定位篡改区域和区分篡改类型的能力,并能较好的抵抗JPEG压缩。实验结果证明该算法是有效的。此外,针对目前空域图像的抗JPEG压缩策略存在的问题,提出了一种抗JPEG压缩的空域图像半脆弱水印算法。算法通过矩阵运算构造含水印图像对应的空域数据的补偿矩阵,有效解决了域转换过程中可能引起的水印缺失的问题。理论分析和实现结果表明:该算法具有抵抗域转换及再量化的能力。最后,对本文工作进行了总结,并提出了进一步的研究方向。

全文目录


图目录  6-7
摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第一章 绪论  9-15
  1.1 课题的提出  9-10
  1.2 图像认证技术的发展与研究现状  10-13
    1.2.1 基于数字签名的图像认证技术  10
    1.2.2 基于数字水印的图像认证技术  10-13
  1.3 现有的基于半脆弱数字水印的图像认证技术面临的问题  13
  1.4 本文的主要工作及结构安排  13-15
第二章 一种高安全性的JPEG图像认证算法  15-23
  2.1 对文[77]算法的安全性分析  15-17
  2.2 新算法的提出  17-19
    2.2.1 水印生成及嵌入  18
    2.2.2 水印提取及认证  18-19
  2.3 算法分析  19-20
    2.3.1 算法安全性分析  19-20
    2.3.2 伪造攻击下算法的安全性  20
  2.4 仿真实验  20-22
    2.4.1 抗伪造攻击测试  20-21
    2.4.2 检测及定位拼贴攻击测试  21
    2.4.3 篡改定位测试  21-22
  2.5 小结  22-23
第三章 可区分篡改类型的JPEG图像半脆弱水印算法  23-40
  3.1 算法原理  23-34
    3.1.1 水印生成与嵌入  24-25
    3.1.2 水印提取及认证  25-34
  3.2 算法分析  34-36
    3.2.1 抗JPEG压缩能力分析  34
    3.2.2 检测及定位拼贴攻击能力分析  34
    3.2.3 算法的篡改检测概率  34-36
    3.2.4 算法的虚警概率  36
  3.3 实验仿真  36-39
    3.3.1 抗JPEG压缩测试  37-38
    3.3.2 检测及定位拼贴攻击测试  38
    3.3.3 区分篡改类型测试  38-39
  3.4 小结  39-40
第四章 一种抗JPEG压缩的空域图像半脆弱水印算法  40-52
  4.1 方法原理  40-46
    4.1.1 补偿矩阵T r 的构造  43-44
    4.1.2 水印生成、嵌入及调制  44-45
    4.1.3 水印提取及认证  45-46
  4.2 算法分析  46-48
    4.2.1 抗JPEG压缩能力分析  46
    4.2.2 检测及定位拼贴攻击能力分析  46-47
    4.2.3 可调制性分析  47
    4.2.4 算法的检测概率  47-48
    4.2.5 算法的虚警概率  48
  4.3 实验仿真  48-51
    4.3.1 抗JPEG压缩测试  48-49
    4.3.2 检测及定位拼贴攻击测试  49-50
    4.3.3 区分篡改类型测试  50-51
  4.4 小结  51-52
结束语  52-54
参考文献  54-59
作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 安全保密 > 加密与解密
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