图像数字水印理论与技术研究

论文摘要

随着数字多媒体技术的发展，数字水印技术已经成为数字版权保护领域研究的一个热点问题。数字水印技术是将特定的信息嵌入到数字媒体中，从而保护数字媒体的安全。数字水印技术的应用除了版权保护，还包括内容认证、隐蔽通信和数据嵌入等等很多方面。在这些应用中，水印被嵌入到宿主数据中，这种嵌入应该是不可见的，并且对于含水印数据的各种可能的操作具有鲁棒性。也就是说从失真变形的含水印数据中仍能够可靠地将水印提取出来。开发鲁棒性的数字水印技术是水印领域研究的热点和难点，也是数字水印技术真正实现广泛的商业化应用必须解决的一个课题。 本文以静止数字图像水印作为研究对象，对整个数字水印技术进行了系统性的研究。对数字水印的嵌入方法、检测方法、水印的构造方法进行了深入研究；对影响数字水印设计方法有效性的系统指标，如检测器的统计特性、水印容量等问题，运用通信理论和信号检测知识进行了理论分析。 着重对频域数字水印技术进行研究，致力于鲁棒性的数字水印方法设计。提出一种基于HVS特性的DCT域图像自适应盲水印算法。将HVS对于图像感知的三个主要特征：背景照度特性、频率掩蔽(masking)特性和纹理掩蔽特性，进行量化处理，形成三个掩蔽因子：背景照度掩蔽因子、频率掩蔽因子和纹理掩蔽因子，作为控制水印嵌入的权值。这三个掩蔽因子是和分块DCT系数结合在一起的，根据图像的局部区域特征计算掩蔽因子，使其达到图像自适应性。 对于抗几何攻击的数字水印方法，本文提出了一种新的鲁棒性大容量数字水印方法。此方法将水印嵌入在图像边缘的DFT幅值中，同时保持图像的平滑区域不变，从而使保真度得到提高。此方法可将2304bits的信息嵌入到512×512大小的图像中。试验结果表明本文提出的方法可以在提高水印嵌入容量、深度的同时保持很高的保真度。此方法采用半盲水印检测技术，利用原始图像的边缘信息图作为检测器的边带信息(side information)，这大大减

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 数字水印概述
• 1.2.1 数字水印的分类
• 1.2.2 数字水印的应用
• 1.2.3 数字水印系统的基本设计问题
• 1.3 数字水印技术研究动态
• 1.3.1 国内外数字水印技术研究动态
• 1.3.2 图像数字水印技术研究现状和分析
• 1.4 论文的主要研究内容及结构安排
• 第2章 数字水印系统研究
• 2.1 系统数学模型
• 2.2 水印嵌入方法
• 2.2.1 空域水印嵌入方法
• 2.2.2 频域水印嵌入方法
• 2.2.3 人类视觉系统（HVS）模型
• 2.3 水印检测方法
• 2.3.1 相关检测法
• 2.3.2 最大似然检测法ML
• 2.3.3 其它检测方法
• 2.4 水印信号的构造方法
• 2.4.1 引言
• 2.4.2 伪随机索引水印构造方法
• 2.4.3 Gold码水印构造方法
• 2.4.4 其它水印构造方法
• 2.5 本章小结
• 第3章 数字水印的性能分析
• 3.1 数字水印橹棒性研究
• 3.1.1 水印鲁棒性的特点
• 3.1.2 常见的攻击
• 3.2 水印检测器的统计特性分析
• 3.3 水印容量
• 3.3.1 水印有效载荷和水印容量的关系
• 3.3.2 用PSNR来确定水印容量
• 3.3.3 用WPSNR来确定水印容量
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于DCT域的数字水印技术研究
• 4.1 DCT域数字水印方法特点概述
• 4.2 DCT域水印系统概述
• 4.2.1 DCT域水印嵌入和水印验证过程
• 4.2.2 二维 DCT定义
• 4.3 DCT域水印嵌入系数的选取
• 4.4 DCT系数的概率统计模型
• 4.5 HVS特性在DCT域上的建模
• 4.6 基于HVS特性的图像自适应DCT水印算法
• 4.6.1 基于HVS特性的图像自适应水印嵌入模型
• 4.6.2 水印嵌入步骤及检测
• 4.6.3 试验结果及结论
• 4.7 本章小结
• 第5章 基于DFT域的数字水印技术研究
• 5.1 二维DFT及其作为水印嵌入域的相关性质
• 5.2 DFT域数字水印的嵌入方法
• 5.2.1 DFT系数的选取
• 5.2.2 扩展频谱水印调制（SSM）方法
• 5.2.3 几种改进的SSM方法
• 5.3 抗几何攻击的鲁棒性半盲水印方法
• 5.3.1 引言
• 5.3.2 水印嵌入方法
• 5.3.3 水印的解码与检测
• 5.3.4 试验结果
• 5.4 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的研究成果
• 致谢
• 个人简历