基于DCT域的图像水印算法研究

论文摘要

随着21世纪互联网技术的快速发展,数字多媒体作品被随意的篡改、复制和传播,使得数字多媒体信息版权问题日益严峻。数字水印作为传统密码学的有效补充,为解决作品版权的保护问题,提供了一条新颖的思路。而图像作为数字媒体的一部分,在研究作品版权方面具有重要的作用。本文重点研究了数字图像水印技术,主要工作有下面几点：1.首先介绍了课题的研究背景和意义,数字水印国内外研究现状。并对数字水印进行了分析综合,介绍了数字水印的基本模型、典型算法以及具体的评估标准和实验攻击方法。2.给出了一种基于DCT域和纹理复杂度的图像水印算法。该算法首先对水印信息进行预处理,把载体图像按8x8进行分块,计算每个图像块的方差,并对方差值进行从大到小的排序,然后对各子块进行DCT变换,把经过预处理的水印图像W也按8×8进行分块,再根据设定的中频系数,把经过方差值排序的水印图像块嵌入到载体图像中。这种方法大大减少了运算量,增强了水印的安全性,通过剪切、缩放、加噪、JPEG压缩和中值滤波等攻击方法的验证,该改进算法比原始的基于DCT变换的水印算法具有更好的鲁棒性和不可见性。3.根据奇异值分解的特性,给出了一种基于DCT和SVD的图像水印算法。本算法首先利用改进的Arnold变换对水印图像进行预处理,然后对载体图像进行分块,对每一个子块分别进行DCT变换,接着对变换后所得的新的图像矩阵进行奇异值分解,再将已经经过预处理的水印信息嵌入到对角阵S中,对嵌入水印后的奇异值再进行奇异值分解,然后再进行DCT反变换来最终实现水印的嵌入。本改进算法采用了DCT和SVD的优点,利用改进的Arnold变换和DCT变换有利于保证水印的不可见性,结合奇异值的稳定性,可以提高水印的保密性和图像的鲁棒性,进而达到版权保护的目的。最后将本改进算法与基于纯奇异值分解的算法进行了比较,通过实验证明本文所给出的改进算法具有可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 数字水印国内外研究现状
• 1.3 数字水印的应用领域
• 1.4 主要研究内容
• 1.5 本文的组织结构
• 第二章 数字水印技术综述
• 2.1 数字水印的概念及其分类
• 2.2 数字水印特性
• 2.3 数字水印系统的基本模型
• 2.3.1 数字水印的嵌入算法
• 2.3.2 数字水印的提取算法
• 2.4 数字水印的典型算法
• 2.4.1 空间域方法
• 2.4.2 变换域方法
• 2.4.3 生理模型算法
• 2.5 数字水印算法的性能评估标准
• 2.5.1 主观评估标准
• 2.5.2 客观评估标准
• 2.6 数字水印的各种攻击方法
• 2.7 本章小结
• 第三章 基于DGT域和纹理复杂度的图像水印算法
• 3.1 已有的基于DCT的图像水印算法分析
• 3.2 离散余弦变换
• 3.3 人体视觉系统特性
• 3.4 基于DCT域和纹理复杂度的图像水印算法
• 3.4.1 DCT域水印嵌入位置的选择
• 3.4.2 水印信息预处理
• 3.4.3 水印嵌入算法
• 3.4.4 水印检测算法
• 3.5 试验数据对比
• 3.5.1 水印图像预处理
• 3.5.2 剪切攻击
• 3.5.3 缩放攻击
• 3.5.4 噪声攻击
• 3.5.5 JPEG压缩攻击
• 3.5.6 中值滤波攻击
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于DCT和SVD的图像水印算法
• 4.1 数字图像置乱算法
• 4.1.1 最佳置乱度
• 4.1.2 Arnold变换
• 4.1.3 Fibonacci变换
• 4.1.4 排列变换
• 4.1.5 亚仿射变换
• 4.2 关于奇异值分解的数学理论
• 4.2.1 奇异值分解的定义
• 4.2.2 奇异值分解的性质
• 4.3 基于SVD的图像水印算法
• 4.3.1 水印嵌入算法
• 4.3.2 水印提取算法
• 4.4 基于DCT和SVD的图像水印算法
• 4.4.1 水印信息预处理
• 4.4.2 水印嵌入算法
• 4.4.3 水印检测算法
• 4.5 实验数据对比
• 4.5.1 水印图像预处理
• 4.5.2 剪切攻击
• 4.5.3 缩放攻击
• 4.5.4 噪声攻击
• 4.5.5 JPEG压缩攻击
• 4.5.6 中值滤波攻击
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢