基于空域和小波变换结合的数字图像水印算法研究

论文摘要

随着互联网技术,尤其是网络搜索引擎技术的强大和快速发展,数字产品的非法传播越来越高速有效,因此,用于保护版权信息的数字水印技术面临着强大的挑战,得到了高度的关注和深入的研究,发展前景广阔。本文研究的是用于版权保护的静止灰度图像数字水印技术。首先介绍了数字水印的研究现状和基本理论,论述了数字图像水印系统中各个环节的主要技术,阐述了混沌理论,小波变换理论和人类视觉系统特性等在水印中应用。在分析总结现有数字水印算法的基础上,针对所存在的主要问题,即大部分算法不能兼容水印的不可见性,鲁棒性和嵌入容量三种特性,结合空域算法和小波域算法的优点,提出了改进的组合域算法。本文根据用户的选择和数据的重要性,将水印图像的重要水印部分分割出来,嵌入到小波域低频子带。根据人类视觉系统特性,将原始载体图像块分成平滑区,边缘区,一般区和纹理区四类,选取纹理块的小波低频系数作为嵌入位置,采用奇偶量化的水印算法实现了水印的盲检测。最后将整个水印图像嵌入到小波域含水印的图像空域中,利用广义猫映射和Logistic序列随机选择嵌入位置,将水印嵌入到像素点的1~5位,要避免嵌入到最高非零位。利用组合域算法嵌入水印,使得图像受到攻击后即使空域水印被完全破坏,由于小波域水印算法的鲁棒性,可以将重要性水印提取出来,避免了水印信息的完全丢失。最后对改进算法进行了压缩攻击,噪声攻击,滤波攻击和剪切攻击等仿真实验测试,实验结果分析表明,算法在提高水印容量的同时,具有较强鲁棒性和不可见性。最后总结了本文所做的工作,并展望了下一步待研究的工作。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景及意义
• 1.2 数字水印技术的产生及国内外研究现状
• 1.2.1 数字水印技术的产生
• 1.2.2 研究现状
• 1.3 本文的工作及章节安排
• 第二章 数字水印系统的基本结构
• 2.1 数字水印的定义及其特征
• 2.2 数字水印的基本框架
• 2.2.1 待嵌入水印的产生与预处理
• 2.2.2 水印的嵌入
• 2.2.3 水印的攻击与提取
• 2.2.4 性能评价
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 数字水印算法理论基础
• 3.1 数字图像基础知识
• 3.2 混沌系统
• 3.2.1 混沌定义与基本特征
• 3.2.2 Logistic混沌系统
• 3.2.3 混沌系统在数字水印中的应用
• 3.3 二维图像的Arnold置乱
• 3.4 HVS特性及在数字水印中的应用
• 3.5 小波变换
• 3.5.1 小波变换理论
• 3.5.2 二维图像的小波分解
• 3.5.3 小波变换在水印中的应用
• 3.6 水印嵌入算法
• 3.6.1 空域算法及其特点
• 3.6.2 小波域算法及其特点
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于空域和小波变换结合的数字图像水印算法
• 4.1 组合域水印算法分析
• 4.2 水印和载体图像的预处理
• 4.2.1 水印图像的预处理
• 4.2.2 载体图像的预处理
• 4.3 水印嵌入位置的选择
• 4.4 水印嵌入方式的选择
• 4.5 水印算法设计
• 4.5.1 水印的嵌入
• 4.5.2 水印的提取
• 4.6 水印算法的比较分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 仿真实验与结果分析
• 5.1 水印算法性能评价
• 5.2 攻击测试
• 5.2.1 抗JPEG压缩攻击
• 5.2.2 抗噪声攻击
• 5.2.3 抗滤波攻击
• 5.2.4 抗几何剪切攻击
• 5.3 结果分析
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢