数字水印在证件防伪中的应用研究

论文摘要

随着伪造证件的犯罪行为日益增多,证件防伪技术也得到了飞速发展。目前的主流证件防伪技术主要是采用特种工艺和特种材料,这不仅仅增加了证件制作过程的复杂性,同时提高了证件的制作成本。对于学生证、学位证等普通证件来说,成本太高就显得不太合适。而且一旦犯罪分子掌握了以上技术,这些传统的防伪措施就将失效,证件的安全性就将受到严重威胁。本文在对证件防伪的特殊要求分析的基础上,结合QR条码的容量高和纠错能力强等特点,研究了一种以QR条码作为水印嵌入到证件图像的证件防伪方案。本文的主要工作和研究成果主要有：分析和总结了近几年国内外对印刷数字水印的研究。分析了数字水印用于证件防伪的一般步骤,并引出了算法抗打印扫描的要求。同时研究了打印扫描对图像的影响,针对各种引入的失真,提出了相应解决方法来进行失真校正。分析了打印扫描前后的近似不变量作为图像的特征,并以此作为零水印与证件信息编码形成的条码来完成版权信息的生成。用MATLAB对算法进行了仿真,验证方案的可行性和可靠性。实验结果证明：载体图像在经过一般的攻击如：旋转攻击、噪声攻击、图像增强和变暗以及一般打印扫描的情况下,提取出来的QR条码经过处理之后,都能被成功译码,从而能够达到证件防伪的目的。本文的创新点可以归纳为以下几个方面：第一、分析了图像的旋转不变区域,将水印嵌入在该区域,同时结合Radon变换来校正旋转攻击,算法的抗旋转攻击鲁棒性极强。第二、在嵌入和提取算法公开的情况下,利用数字签名对证件文本信息和图像信息进行保护,防止伪造攻击和重放攻击。第三、利用QR条码的容量高,实现对证件文本信息和图像信息的保护,同时,利用QR条码的自身纠错性能,使提取出来的水印即QR条码的一定的范围内都能被成功译码,实现了证件的真正防伪。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究应用现状
• 1.3 数字水印在证件防伪中的应用
• 1.4 课题研究的目的、内容及意义
• 1.5 论文主要工作以及结构安排
• 第2章 系统整体方案设计
• 2.1 系统整体框图
• 2.1.1 有意义水印生成
• 2.1.2 水印嵌入和提取过程
• 2.1.3 水印识别过程
• 2.2 本章小结
• 第3章 打印扫描过程图像失真分析
• 3.1 空域失真分析
• 3.1.1 象素失真分析
• 3.1.2 几何失真分析
• 3.1.3 颜色空间失真
• 3.2 频域失真分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 基于分块DCT和SVD的零水印算法
• 4.1 离散余弦变换
• 4.2 奇异值分解
• 4.2.1 SVD的定义与性质
• 4.2.2 奇异值用于数字图像水印
• 4.3 算法实现过程
• 4.3.1 水印嵌入区域选择
• 4.3.2 水印预处理
• 4.3.3 图像特征提取
• 4.3.4 原始零水印序列产生算法
• 4.3.5 零水印提取算法
• 4.4 算法评价与实验结果分析
• 4.4.1 水印加密算法性能测试
• 4.4.2 算法复杂度分析
• 4.4.3 算法水印容量分析
• 4.4.4 算法鲁棒性试验测试
• 4.5 本章小结
• 第5章 一种以QR条码为水印的证件防伪方案
• 5.1 QR码概述
• 5.2 水印嵌入过程
• 5.2.1 QR编码
• 5.2.2 去除规则区域
• 5.3 水印提取过程
• 5.3.1 添加规则信息
• 5.3.2 条码模块判决修复
• 5.3.3 条码解码过程
• 5.4 实验结果
• 5.5 系统实现与测试分析
• 5.5.1 待隐藏信息和QR条码生成
• 5.5.2 水印嵌入和提取
• 5.5.3 QR译码和签名验证
• 5.5.4 系统测试与分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 下一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果