基于频域的灰度数字水印算法的研究与实现

论文摘要

随着计算机网络和通信技术的飞跃发展,数字媒体(包括数字图像、数字视频、数字音频)已得到了广泛的应用,随之而来的数字媒体的信息安全、知识产权保护和认证等问题也变得日益突出,已成为数字世界中的一个非常紧迫的重要议题。数字水印(Digital Watermarking)作为传统加密方法的有效补充手段,是一种可以在开放的网络环境下保护版权和认证来源及完整性的新技术,近年来已引起了人们的高度重视,并已成为多媒体信号处理领域的一个研究热点。 以往研究的水印多为伪随机序列或二维二值图像,这样的水印所含有的知识产权的保护信息量少、保密性差,针对此问题,本文设计了一个以含有丰富信息量的灰度图像作为水印的算法,即灰度数字水印算法。 本文首先介绍数字水印的概念、基本特征、应用,归纳了嵌入灰度数字水印的原理、基本框架,并从灰度数字水印预处理和灰度数字水印的嵌入及检测技术两方面介绍并分析了目前的灰度数字水印算法的优点和不足,并在研究现有算法的基础上对现有算法进行改进,设计了一个基于小波变换的灰度数字水印算法。在本文算法中,灰度水印以二值序列的形式进行嵌入,同时,在嵌入水印过程中,本文算法吸取了嵌入式零树小波编码的思想,结合有畸变补偿的量化索引调制理论,将水印嵌入到图像中频的重要系数中,利用原始图像的小波系数及其邻域系数的均值大小调解量化步长。在水印检测过程中,只需提供密钥就可以提取出水印。 实验结果证明,本文算法兼顾了嵌入水印强度的同时更好的保证了图像质量,不仅能很好的结合人眼视觉系统,且对一般的图像处理如剪切、滤波、平滑、锐化和JPEG压缩,都具有较好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题提出的背景、目的及其意义
• 1.2 本文工作
• 2 数字水印概述
• 2.1 数字水印的特征
• 2.2 数字水印的分类方法
• 2.3 数字水印的应用领域
• 2.4 水印的攻击
• 3 灰度数字水印的研究
• 3.1 灰度数字水印的基本原理
• 3.1.1 灰度数字水印的通用模型
• 3.1.2 灰度水印的嵌入
• 3.1.3 灰度水印的检测
• 3.2 灰度数字水印算法分析
• 3.2.1 灰度水印的预处理技术
• 3.2.2 灰度数字水印的嵌入和检测技术
• 4 小波理论
• 4.1 小波变换的定义
• 4.1.1 连续小波变换
• 4.1.2 离散小波变换
• 4.1.3 二维离散小波快速算法
• 4.2 离散图像的二维正交小波分析
• 5 基于频域的灰度数字水印算法的研究与实现
• 5.1 算法的基本思想
• 5.2 灰度水印的预处理
• 5.2.1 水印压缩
• 5.2.2 置乱变换
• 5.2.3 水印预处理过程
• 5.2.4 水印预处理结果分析
• 5.3 水印嵌入算法
• 5.3.1 工作域的选择
• 5.3.2 小波基的选择
• 5.3.3 嵌入位置的选择
• 5.3.4 水印的嵌入策略
• 5.3.5 水印嵌入过程
• 5.4 水印提取算法
• 5.4.1 水印信号提取
• 5.4.2 水印图像恢复
• 5.4.3 水印提取过程
• 5.5 算法的实现及实验结果
• 5.5.1 不可见性检验
• 5.5.2 鲁棒性检验
• 6 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢