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基于虹膜特征的数字水印算法研究
作 者: 王帅
导 师: 苑玮琦;李飞
学 校: 沈阳工业大学
专 业: 测试计量技术及仪器
关键词: 虹膜特征 数字水印 离散小波变换 离散余弦变换
分类号: TP309.7
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
随着计算机网络通信技术的飞速进步,尤其是互联网在社会生活中的深入普及,各式各样的数字作品借助于计算机网络进行方便快捷的传播与应用,不论是在学术交流还是电子商务等领域,数字信息交流都已经成为了最常用的技术手段,服务于我们的日常生活。当人们在享受互联通信技术所带来的快捷与方便的同时,无法避免的遇到了越来越多的数字信息安全问题。非法复制、盗取,恶意传播、篡改以及越来越凸显的版权纠纷案件促使人们将更多目光投入到了数字水印这一新兴领域,数字水印技术也因此迅速发展起来。目前数字水印技术普遍存在的问题是水印信号与版权所有者之间缺少有效的联系,致使水印信号本身安全性不足,非常容易被不法者盗取并破解。针对这一问题,本文将虹膜识别技术引入到数字水印系统中,将人体虹膜图像各种特性应用于数字水印技术之中,综合二者的优势,提出了基于虹膜特征的数字水印算法,大大增强了水印本身的安全性和隐蔽性,加强了水印信号与版权所有者之间的天然联系,从而增加了整个数字水印系统在版权保护方面的实用性。本文首先对数字水印理论和虹膜识别技术进行了深入研究与分析,在对现有算法的研究基础上,首先提出了虹膜特征的提取和识别算法。该算法通过标记虹膜的灰度特征,将虹膜信息设计成适合作为水印信号的点特征矩阵。然后将虹膜点特征矩阵通过水印嵌入算法和提取算法隐藏于数字图像作品中。本文分别实现了两种水印算法,分别是基于离散小波变换算法和基于离散余弦变换算法,同时融入了奇异值分解,水印二次编码等技术,进一步提高了水印的鲁棒性。实验结果显示两种算法都很好的达到了水印要求的透明性与鲁棒性,验证了以虹膜特征作为水印原始信号的可行性。最后通过对水印进行各种攻击测试,显示两种算法在不同攻击下均表现出了良好的抗干扰能力,可以根据具体的应用环境进行合理选择。
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全文目录
摘要 5-6 Abstract 6-11 第一章 绪论 11-16 1.1 课题研究的目的及意义 11-12 1.2 国内外研究现状 12-14 1.2.1 虹膜识别技术发展现状 12-13 1.2.2 数字水印技术发展现状 13-14 1.3 目前存在的问题 14-15 1.4 本文的主要研究工作 15-16 第二章 数字水印技术概述 16-22 2.1 数字水印的定义 16 2.2 数字水印技术的应用领域 16-17 2.2.1 知识产权保护 16-17 2.2.2 商务票据防伪 17 2.2.3 涉密信息隐藏水印 17 2.2.4 对抗性水印 17 2.3 鲁棒性透明水印 17-19 2.3.1 鲁棒性透明水印特点 17-18 2.3.2 典型算法介绍 18-19 2.4 水印性能评价标准 19-20 2.4.1 水印透明性评价标准 19-20 2.4.2 水印鲁棒性评价标准 20 2.5 数字水印处理系统基本框架图 20-21 2.6 本章小结 21-22 第三章 数字水印信号生成算法 22-30 3.1 虹膜识别技术 22-23 3.2 虹膜识别的基本原理 23-26 3.2.1 虹膜图像定位 23-25 3.2.2 图像归一化 25-26 3.2.3 虹膜特征提取 26 3.2.4 虹膜特征匹配 26 3.3 水印信号生成算法 26-29 3.4 水印信号匹配 29 3.5 本章小结 29-30 第四章 基于SVD-DWT混合的数字水印算法 30-44 4.1 奇异值分解(SVD)理论 30-31 4.2 图像几何变换稳定性分析 31-32 4.3 小波变换理论 32-34 4.4 Haar小波 34-35 4.5 SVD-DWT混合的数字水印算法 35-37 4.5.1 频域选择 35-36 4.5.2 虹膜特征水印编码 36 4.5.3 水印嵌入算法描述 36-37 4.5.4 水印提取算法描述 37 4.6 实验结果 37-39 4.7 攻击测试与性能分析 39-43 4.7.1 几何旋转 39-40 4.7.2 噪声干扰 40-41 4.7.3 图像剪切 41 4.7.4 图像增强 41-43 4.8 本章小结 43-44 第五章 基于离散余弦变换的数字水印算法 44-57 5.1 离散余弦变换数学原理 44-46 5.1.1 离散余弦变换定义 44-45 5.1.2 图像变换中的二维DCT变换 45-46 5.2 DCT域矩阵系数特点 46-48 5.3 现有算法与本文算法的比较 48-49 5.4 算法描述 49-51 5.4.1 水印嵌入算法描述 50 5.4.2 水印提取算法描述 50-51 5.5 实验结果 51-52 5.6 攻击测试与性能分析 52-56 5.6.1 亮度变化 52 5.6.2 几何变化 52-53 5.6.3 噪声干扰 53-54 5.6.4 图像剪切 54-55 5.6.5 直方图均衡化 55-56 5.7 本章小结 56-57 第六章 结论 57-59 6.1 本文的工作总结 57-58 6.2 展望 58-59 参考文献 59-61 在学研究成果 61-62 致谢 62
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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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