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基于脆弱水印的图像认证技术研究

作　者: 朱建银
导　师: 沈海斌
学　校: 浙江大学
专　业: 电路与系统
关键词: 图像认证 脆弱水印 DCT SHA-1 JPEG
分类号: TP309
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 274次
引　用: 9次
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内容摘要


数字水印技术是指基于某种目的在数字多媒体数据(比如图像、视频和文本)中嵌入秘密消息的技术,其中嵌入秘密消息称为水印。按照嵌入水印的鲁棒程度,可以将水印分为脆弱性水印和鲁棒性水印。脆弱水印是指对修改非常敏感的水印技术,它能够检测到数据的任何修改并且能够确定修改发生的位置,甚至可以恢复修改前的数据。 在网络时代,由于数字媒体具有可以轻易地被修改、复制和传播的特点,保护媒体的数据完整性已经变得迫在眉睫。基于脆弱水印的特点,它可以作为一种验证媒体数据完整性的认证技术。将水印嵌入到多媒体数据中,当多媒体内容受到怀疑时,该水印被提出用于多媒体内容的认证,具有非常好的效果。但该课题在国内尚处于起步阶段,尤其对脆弱水印算法的硬件实现,研究者甚少,本文主要研究用于图像认证的脆弱水印算法和硬件设计。 论文首先对脆弱水印的一些基本特征、分类以及攻击方法等作了介绍,然后讨论了脆弱水印算法的研究现状以及硬件实现的情况,最后提出了两个脆弱水印方案。第一个是时空域的方案,它结合了脆弱水印和哈希函数的各自优点,具有很好的隐蔽性、安全性和认证能力;第二个是变换域的方案,它可以和JPEG压缩器完美结合,含水印图像为JPEG格式,非常利于网络传输和存储,具有很好的实用价值。两个算法都非常利于硬件实现,并且占用硬件资源少、面积小、速度快。经过大量验证,用这两个算法嵌入的水印对图像质量影响很小,且具有很好的认证效果和抵抗攻击能力。

全文目录


摘要  2-3
Abstract  3-7
第一章 绪论  7-11
  1.1 数字水印技术概述  7-9
    1.1.1 数字水印的概念  7-8
    1.1.2 数字水印的分类  8
    1.1.3 数字水印的应用  8-9
  1.2 图像认证的意义和要求  9-10
  1.3 本文主要研究工作及意义  10
  1.4 章节安排  10-11
第二章 基础理论  11-21
  2.1 人眼视觉模型  11-12
    2.1.1 灵敏度  11-12
    2.1.2 掩蔽效应  12
    2.1.3 其它视觉特性  12
  2.2 脆弱水印技术  12-17
    2.2.1 脆弱水印的概念  13-14
    2.2.2 脆弱水印的基本特征  14-15
    2.2.3 脆弱水印的分类  15-16
    2.2.4 脆弱水印的攻击  16-17
    2.2.5 脆弱水印的定位  17
  2.3 研究现状  17-21
    2.3.1 算法研究概况  18-19
    2.3.2 脆弱水印的VLSI实现概况  19-20
    2.3.3 课题涉及的其它问题  20-21
第三章 利用哈希函数的水印嵌入算法实现  21-37
  3.1 消息认证系统  21-23
  3.2 利用HMAC-SHA-1的空域水印方案  23-28
    3.2.1 SHA-1算法  23-25
    3.2.2 HMAC算法  25-26
    3.2.3 HMAC-SHA-1算法的安全性分析  26-27
    3.2.4 空域水印方案描述  27-28
  3.3 硬件实现  28-31
    3.3.1 水印生成和嵌入的硬件实现框图  28-29
    3.3.2 优化后的实现框图  29-30
    3.3.3 水印提取和篡改检测实现  30
    3.3.4 ASIC实现结果  30-31
  3.4 仿真  31-32
  3.5 认证结果与效果评价  32-36
    3.5.1 水印嵌入强度和图像质量  32-33
    3.5.2 水印的脆弱性分析  33-34
    3.5.3 篡改检测和定位能力  34-36
  3.6 小结  36-37
第四章 变换域脆弱水印算法实现  37-54
  4.1 方案介绍  37-43
    4.1.1 JPEG介绍  37-40
    4.1.2 嵌入到JPEG压缩过程的水印方案  40-41
    4.1.3 水印生成  41
    4.1.4 水印嵌入  41-42
    4.1.5 增加块之间的相关性和抗攻击能力  42-43
    4.1.6 水印提取和检测  43
  4.2 硬件实现  43-47
    4.2.1 硬件实现框图  43-45
    4.2.2 ASIC实现结果  45-47
  4.3 仿真  47-49
    4.3.1 仿真过程  47-48
    4.3.2 激励产生  48-49
    4.3.3 仿真波形  49
  4.4 认证结果与效果评价  49-53
    4.4.1 水印嵌入强度和含水印图像质量  49-50
    4.4.2 抵抗攻击能力和篡改定位  50-53
  4.5 小结  53-54
第五章 结束语  54-56
  5.1 本文完成的工作  54-55
  5.2 今后改进的方向  55-56
参考文献  56-59
获奖与论文发表情况  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
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