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面向图像的基于变换域数字水印算法研究

作　者: 蔡键
导　师: 杨卫民
学　校: 中南林业科技大学
专　业: 计算机应用
关键词: 数字水印 变换域 哈达玛变换 小波变换 脆弱水印
分类号: TP309.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要


信息媒体的数字化使得信息的存储变的越来越便利；计算机网络通讯技术的发展,又使得数据的交换和传输变成了一个相对简单的过程。网络与数字化在给人们带来巨大便利性的同时,也使得数字媒体的知识产权保护和认证问题也变得日益突出。数字水印技术正是解决该问题的有效手段之一。自上个世纪九十年代以来,数字水印技术作为知识产权保护和数字多媒体内容认证的有效手段,成为了信息安全的一个新的研究领域。本文以数字图像为研究对象,首先概要的介绍了数字水印研究的背景及意义、国内外研究现状以及数字水印技术的应用领域。然后介绍了数字水印技术的基本理论,对数字图像水印技术各种典型的算法进行了较为详细的介绍。本文在仔细分析原有相关算法优缺点的基础上,提出了三种基于变换域数字水印算法。1.提出了一种基于哈达玛变换的脆弱水印算法。该方法首先对图像进行4×4分块,计算每一块的标准差,利用标准差小数部分和水印密钥合成为logistic混沌映射初值生成脆弱水印。然后将脆弱水印嵌入到哈达玛变换域的直流分量中。图像认证时,不需要原始图像。实验结果表明,该算法能够检测恶意篡改并进行篡改定位,是一种行之有效的图像鉴别方法。2.提出了一种基于小波与哈达玛变换的数字水印算法。该算法首先使用Arnold变换对水印图像进行置乱,然后将置乱后的图像利用哈达玛矩阵的正交性对水印图像进行加密,从而生成嵌入水印图像。然后对原始图像进行分块,对分块后的原图像的每一个小块进行小波分解。利用小波域的特性——频率和空间的局部化分析的特性,在原始图像的相应频域嵌入经过Arnold与哈达玛变换所生成的水印。在提取水印时,根据设定的相应阀值提取水印。实验结果表明该算法对原始图像的视觉影响小,对大部分的几何和信号攻击有较好的鲁棒性。3.提出一种图像的自嵌入水印算法,该算法将图像分块奇异值分解,并提取每块的最大奇异值实施量化生成量化图像。量化图像生成的二值编码经过置乱和混沌加密后嵌入到原始图像的置零位之中。算法不仅能检测和定位对图像的篡改,而且能恢复被篡改图像的内容。实验结果表明篡改定位准确,被损坏的图像内容恢复质量较好。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
1 绪论  10-24
  1.1 数字水印的研究背景  10
  1.2 数字水印的研究现状  10-12
  1.3 数字水印的应用领域  12-13
  1.4 数字水印技术概述  13-21
    1.4.1 数字水印的特点与分类  13-16
    1.4.2 数字水印基本框架  16-18
    1.4.3 数字水印经典算法  18-19
    1.4.4 数字水印性能的评价指标  19-21
  1.5 本文的组织结构  21-22
  1.6 本章总结  22-24
2 变换域算法理论基础  24-34
  2.1 小波变换  24-28
    2.1.1 小波分析简介  24-25
    2.1.2 离散小波变换  25-27
    2.1.3 小波变换特点与常用小波函数  27-28
  2.2 哈达玛变换  28-30
    2.2.1 一维离散哈达玛变换  28-29
    2.2.2 二维离散哈达玛变换  29
    2.2.3 哈达玛变换的特点  29-30
  2.3 离散余弦变换  30-31
    2.3.1 离散余弦变定义  30-31
    2.3.2 离散余弦变特点  31
  2.4 本章小结  31-34
3 基于哈达玛变换的脆弱水印算法  34-46
  3.1 引言  34
  3.2 混沌理论  34-36
    3.2.1 混沌定义  34-35
    3.2.2 Logistic映射  35-36
  3.3 基于哈达玛变换的推论及证明  36-38
  3.4 基于分块哈达玛变换的脆弱水印方案  38-41
    3.4.1 认证水印的生成  38-39
    3.4.2 水印嵌入  39-40
    3.4.3 水印检测  40-41
  3.5 实验结果与分析  41-44
    3.5.1 不可感知性实验  41-42
    3.5.2 篡改检测的敏感性与定位能力  42-43
    3.5.3 对图像处理的脆弱性实验  43-44
    3.5.4 实验结论  44
  3.6 本章小结  44-46
4 基于小波与哈达玛变换的水印算法  46-58
  4.1 引言  46
  4.2 Arnold变换  46-47
  4.3 水印图像预处理  47-49
  4.4 算法的设计方案及详细步骤  49-54
    4.4.1 DWT与DCT的比较  49-50
    4.4.2 水印嵌入  50-53
    4.4.3 水印提取  53-54
  4.5 实验结果与性能分析  54-57
    4.5.1 不可见分析  54-55
    4.5.2 鲁棒性分析  55-57
  4.6 本章小结  57-58
5 基于奇异值分解与哈达玛变换的水印算法  58-64
  5.1 引言  58
  5.2 奇异值分解(SVD)  58-59
  5.3 图像的自嵌入与自恢复算法  59-62
    5.3.1 水印的产生和嵌入  60-61
    5.3.2 篡改的检测与恢复  61-62
  5.4 实验结果  62-63
  5.5 结论  63-64
总结及展望  64-66
  本文总结  64-65
  下一步工作展望  65-66
参考文献  66-72
附录 攻读学位期间的主要学术成果  72-73
致谢  73

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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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