基于小波的二值图像盲数字水印的研究

论文摘要

随着计算机网络技术与多媒体技术的迅速发展,多媒体数字产品越来越需要一种有效的版权保护方法。作为信息隐藏技术在计算机领域的一项重要应用,数字水印为保护多媒体信息的版权及信息的合法使用提供了一种新的解决思路。将水印嵌入到数字化媒体中,然后通过对水印的检测和提取来对数字产品的使用情况进行跟踪,从而实现隐藏传输、秘密存储、版权保护等功能。与此同时,伴随着二值图像多媒体产品的广泛应用,针对二值图像保护和认证的数字水印技术也越来越受到重视,但由于随意修改二值图像的像素值容易引起图像质量的明显下降,所以大多数在灰度图像和彩色图像中的水印嵌入方法不能直接应用到二值图像中。本文就以二值图像为研究对象,介绍了图像数字水印的相关概念、基本特征及其应用,分析了数字水印的典型算法及性能评估方法,阐述了小波变换理论及其在水印技术中的应用。通过对水印信息的选择、水印预处理方案的确定、小波基和分解级数的确定及水印嵌入位置的选取等几个重要问题的分析,为了解决水印鲁棒性和不可见性的矛盾问题及盲检测问题,提出了基于小波的二值图像盲数字水印算法。本文的主要研究内容和所取得的成果如下:1.本文选择了有意义的二值图像作为水印,对水印进行了预处理,首先通过置乱,将水印变成看似杂乱无章的信号,这一方面可以防止对水印系统的攻击,增强系统的安全性,另一方面,使含水印图像部分被破坏时可以尽可能的分散错误比特。2.对小波域水印算法的嵌入方案进行了研究。根据人类视觉系统的特性,综合考虑人眼对于局部亮度、纹理强度的敏感性,折中选取量化系数,解决二值图像水印的鲁棒性和不可见性的矛盾。3.在水印嵌入算法中为了确保最后得到的含水印图像仍然是一幅二值图像,将嵌入水印后的图像进行了二值化处理,本文采用了全局阈值法,实验证明该阈值能够确保水印在经过二值化处理之后仍然能完全提取出来。4.在水印提取过程中该算法不需要原始图像,实现了盲检测功能,有利于保护原始图像的安全。实验结果表明,本算法具有良好的不可见性、安全性,对常见的图像处理操作亦具有较好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 数字水印的研究进展
• 1.2.2 二值图像水印的研究进展
• 1.3 本文研究的内容及结构
• 第2章 数字水印技术概述
• 2.1 数字水印技术相关概念
• 2.1.1 信息隐藏技术
• 2.1.2 数字水印技术
• 2.2 数字水印的主要特征
• 2.3 数字水印的分类
• 2.4 数字水印技术的应用
• 2.5 数字水印面临的攻击
• 2.6 数字水印的性能测评方法
• 2.6.1 典型的攻击测评方法
• 2.6.2 常用的失真度检测方法
• 2.7 本章小结
• 第3章 小波变换及其在图像数字水印中的应用
• 3.1 小波理论基础
• 3.1.1 母小波
• 3.1.2 连续小波变换
• 3.1.3 离散小波变换
• 3.1.4 二维离散小波变换
• 3.2 快速小波分解和重构算法——Mallat 算法
• 3.3 图像的小波分解与小波重构
• 3.3.1 图像的小波分解
• 3.3.2 图像的小波重构
• 3.4 小波域图像水印算法
• 3.5 本章小结
• 第4章 二值图像数字水印技术
• 4.1 二值图像数字水印技术概述
• 4.1.1 游程修改嵌入信息法
• 4.1.2 基于图像特征的修改法
• 4.1.3 结构微调法
• 4.1.4 图像分块信息嵌入法
• 4.1.5 基于半色调图像的信息嵌入算法
• 4.1.6 基于频率域水印嵌入法
• 4.2 二值图像数字水印技术分析与展望
• 4.3 本章小结
• 第5章 一种基于小波的二值图像盲数字水印算法
• 5.1 水印的生成
• 5.1.1 水印的选择
• 5.1.2 水印的置乱预处理
• 5.2 小波基、分解级数及小波系数的选择
• 5.3 水印的嵌入
• 5.4 水印的提取
• 5.5 实验结果
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 附录B 英文缩略词表
• 附录C 程序运行界面