基于小波分析的数字水印算法

论文摘要

随着社会的发展和科技的进步,人类社会进入了信息化时代,数字化信息面临着被窃取、篡改等各种危险。特别是近年来,Internet的飞速发展在最大限度地拓宽权利人的权益范围的同时,也带来了版权保护的危机。由于图像、视频、音频和其它作品都能以数字形式获得,可以无失真的任意复制,且各种媒体处理工具可以方便快捷地修改、编辑各种数字产品,这些行为不仅使作品的真实性受到质疑,而且也严重损害了版权所有者的利益。作为数字产品版权保护和信息安全维护的一种有效手段,数字水印近年来得到了信息安全研究领域的广泛关注。小波的良好特性使得数字水印和小波变换的结合成为必然。理论和实践都已证明,基于小波域的数字水印算法具有良好的鲁棒性和不可见性。小波理论及其应用的研究是一个十分有意义的课题。本文主要研究了紧支撑正交小波和反对称双正交小波的构造、基于图像特征的小波域自适应水印算法等。主要研究结果如下:1.在Daubechies小波的构造方法的基础上,通过适当的选取R函数得到了一类带参数的紧支撑正交小波,给出了一些构造的例子。2.研究了滤波器长度分别为(4,4)和(6,6)的4/4、6/6反对称双正交小波的构造。3.提出了一种基于图像特征的小波域自适应水印算法。该算法结合人类视觉系统的特点,用分数盒维数分析图像特征,并将置乱的水印两次嵌入到图像小波变换后的低频子图中,该方法同时兼顾了水印不可见性和鲁棒性的要求,并且在提取时,将提取出来的两个水印进行平均作为最终提取的水印。仿真结果表明该算法对JPEG压缩、加噪、剪切、滤波等具有较强的鲁棒性。4.研究了在滤波器长度相等的条件下,带参数的紧支撑正交小波与Daubechies正交小波用于水印算法时鲁棒性的对比,以及4/4、6/6反对称双正交小波用于同一水印算法时的结果,结果表明,总体来说,带参数的紧支撑正交小波用于水印算法的结果优于Daubechies正交小波,同时自由参数的选择还可以增加水印算法的安全性,并选出了适合于该水印算法的小波,在实验条件相同的情况下,又将该小波的实验结果与4/4、6/6反对称双正交小波相对比,进而选出在不同的要求下适合水印算法的小波。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 小波分析的发展历程
• 1.2 数字水印技术发展与研究现状
• 1.2.1 数字水印出现的背景
• 1.2.2 国内外发展现状
• 1.2.3 数字水印算法状况
• 1.3 小波变换在数字水印中的应用
• 1.4 论文章节简介
• 2 小波分析及数字水印理论基础
• 2.1 从Fourier 分析到小波分析
• 2.1.1 Fourier 变换
• 2.1.2 Gabor（窗口Fourier）变换
• 2.1.3 小波变换
• 2.1.4 多分辨率分析（MRA）
• 2.1.5 小波的特性
• 2.1.6 小波域水印的优点
• 2.2 数字水印技术
• 2.2.1 数字水印概述
• 2.2.2 数字水印的分类及特性
• 2.2.3 数字水印的基本框架
• 2.2.4 数字水印的应用
• 2.2.5 数字水印研究展望
• 2.3 结论
• 3 紧支撑正交小波及反对称双正交小波的构造
• 3.1 紧支撑正交小波的构造
• 3.1.1 Daubechies 正交小波滤波器的设计
• 3.1.2 带参数紧支撑正交小波滤波器的设计
• 3.1.3 正交小波ψ（t ） 及尺度函数φ（t ） 支集的计算
• 3.1.4 紧支撑正交小波的几个例子
• 3.2 紧支撑反对称双正交小波的构造
• 3.2.1 4/4 反对称双正交小波滤波器的设计
• 3.2.2 带参数6/6 反对称双正交小波滤波器的设计
• 3.3 小结
• 4 基于图像特征的小波域自适应水印算法
• 4.1 引言
• 4.2 基于分数盒维数的图像特征分析
• 4.3 水印的嵌入、提取及检测
• 4.3.1 水印嵌入算法
• 4.3.2 水印提取算法
• 4.3.3 仿真实验
• 4.4 小结
• 5 正交及双正交小波在数字水印中的应用
• 5.1 引言
• 5.2 正交小波在数字水印中的应用
• 5.2.1 小波滤波器的长度与消失矩阶数N 的关系
• 5.2.2 dbrN 与d b（ N + 1） 小波对水印鲁棒性的影响
• 5.3 反对称双正交小波在数字水印中的应用
• 5.3.1 4/4、6/6 反对称双正交小波对水印鲁棒性的影响
• 5.4 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文的主要研究结论
• 6.2 对未来的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录