基于随机分数傅立叶变换的自适应水印算法

论文摘要

随着信息时代的到来,多媒体数据的产权保护和认证成为一个大问题。数字水印是一个解决这些问题的潜在方法,通过将水印信息嵌入载体中,在其他的场合下将水印信息恢复,从而证明载体的所有权。而且最近的很多工作集中在提高它面对各种攻击的鲁棒性。本篇文章中,我们提出一个基于随机分数傅立叶变换的水印算法。随机分数傅立叶变换是基于分数傅立叶变换的一个新变换,同傅立叶变换及分数傅立叶变换类似,他具有很多优秀性质,易于光学实现。变换本身具有很强的安全性,使我们的水印算法有很好的抗攻击能力。同时我们使用了随机置乱,提高了水印的安全性。除了随机分数傅立叶变换,我们利用随机分块选择和高振幅选择来提高算法的鲁棒性。同时我们可以通过调整相移键控/幅移键控的强度来提高算法的透明性。我们的方案基于对图像特征的提取,在分析了主要的图像特征提取算法的基础上,我们结合图像的分形维数特征来决定嵌入的位置和强度,符合人的视觉模型,在保证了水印的透明性的同时也加强了水印的安全性,是一种自适应的水印算法,属于新一代的水印算法,也为水印的嵌入和检测提供了方便。在论文中我们设计了两个方案。对比两个方案,测试了在各种流程下两个方案中水印算法的效果,得到了水印算法的最优化结果,并对水印算法涉及到的各个相关因素进行了分析,指出相关表现的原因,及下一步工作的方向。我们进行了几种条件下的攻击来验证所提出水印算法的有效性,结果显示提出的算法对噪声攻击、剪切攻击和JPEG压缩攻击是有效的。和其他的算法的对比,在安全性及一些抗攻击性方面也显示了一定的优越性。结果显示我们提出的水印算法具有一定的可应用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 发展概况
• 1.2.1 数字水印系统模型
• 1.2.2 数字水印算法分类
• 1.2.3 典型的数字水印算法
• 1.2.4 数字水印算法性能评价
• 1.3 数字水印应用范围
• 1.4 水印算法总结
• 1.5 相关工作
• 1.6 本文主要研究内容
• 第2章 随机分数傅立叶变换
• 2.1 随机分数傅立叶变换
• 2.1.1 分数傅立叶变换的定义
• 2.1.2 随机分数傅立叶变换定义和性质
• 2.1.3 在图像加密中的应用
• 2.2 随机分数傅立叶变换的编程实现
• 2.3 几种变换的关联及比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 自适应水印算法与图像特征的提取
• 3.1 自适应水印算法
• 3.2 图像特征信息的提取
• 3.2.1 图像特征信息的分类
• 3.2.2 图像特征信息提取的方法
• 3.3 分形用于图像特征信息的提取
• 3.3.1 分形的定义及性质
• 3.3.2 分形用于图像特征信息的提取
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于随机分数傅立叶变换的自适应水印算法
• 4.1 水印算法的原则
• 4.2 水印嵌入算法与提取算法
• 4.2.1 水印嵌入算法
• 4.2.2 分块选择
• 4.2.3 高振幅选择
• 4.2.4 相移键控及幅移键控
• 4.2.5 水印提取算法
• 4.2.6 相移键控解码及幅移键控解码
• 4.3 相关的水印辅助算法
• 4.4 应用于彩色图像的水印算法设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 数值模拟
• 5.1 相关的评价函数及标准
• 5.2 水印嵌入和提取的过程
• 5.3 算法的性能分析
• 5.3.1 透明性及安全性
• 5.3.2 鲁棒性及攻击模拟效果
• 5.4 性能分析和其他水印算法的对比
• 5.5 接下来可能的工作方向
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢